贝尔实验室的过去与现在
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文章作者为roc wu
==目录==
- 引子
- 我的迷惑
- 发明家贝尔
- AT&T
- 朗讯
- 阿尔卡特
- 阿朗
- 贝尔实验室的历史
【引子】
由于项目上的原因,最近花了不少时间在学习和研究Go语言;
兴趣使然,抽空也看了一些有关Go语言诞生的故事。
其中提到了Go语言作者之一的肯·汤普逊,他曾在贝尔实验室工作,期间创造了B语言、C语言、Unix操作系统,并在1983年获得了计算机界的最高奖“图灵奖”。
这是我发的一篇微博:
虽然贝尔实验室闻名遐迩,但是每次提到贝尔实验室,都会让我很是迷惑。
【我的迷惑】
从小就听说过贝尔,他发明了电话,那贝尔和著名的贝尔实验室到底有没有关系呢?
另外,贝尔实验室到底是属于AT&T、朗讯还是阿朗呢?
贝尔实验室现在在做什么?
抱着迷惑,我开始试着整理贝尔实验室的发展历史。
【发明家贝尔】
首先,我们先看看贝尔老先生的尊容:
贝尔的全名是亚历山大·格拉厄姆·贝尔(Alexander Graham Bell),这个名字要记清,不要和英超现役的一位足球运动员(加里斯·贝尔,1989年生)搞混哦。
亚历山大·贝尔(外国人常常将中间的名字略去)在1847年出生在苏格兰的一个声学世家,
- 23岁(1870年):移民加拿大
- 24岁(1871年):又来到美国
- 29岁(1876年):试验成功了第一台可用的电话,并在同年获得电话专利
- 30岁(1877年):贝尔便创立了贝尔电话公司,公司以出租电话机收取使用费的方式盈利
- 31岁(1878年):贝尔退出了贝尔电话公司,但他所拥有的电话专利可以让他不断获得可观的专利费
- 35岁(1882年):正式加入美国国籍
- 76岁(1922年):贝尔离开了人世
【AT&T】
AT&T,即American Telephone & Telegraph Company,中文则是“美国电话电报公司”,它是当今世界五百强之一。
AT&T的前身便是刚刚提到的“于1877年创立的贝尔电话公司”(简称贝尔公司),在经营了18年之后,也就是1895年,贝尔电话公司决定将“全美范围内的长途业务”分割出来,成立一家独立的公司,起名叫做“AT&T”。AT&T发展迅猛,在1899年,AT&T便把其前身的贝尔电话公司整合进来,于是AT&T便成了贝尔公司的母公司。
在1925年,AT&T收购了西方电子公司的研究部门,并成立了一个叫做“贝尔电话实验室公司”(简称便是贝尔实验室)的独立实体,在建立之初,贝尔实验室便致力于数学、物理学、材料科学、计算机编程、电信技术等各方面的研究。
不幸的是,在1984年,美国司法部依据《反托拉斯法》对如日中天的AT&T进行拆分,形成了新的AT&T公司及七个本地电话公司,贝尔实验室也因此缩减形成了贝尔实验室核心团队,主要负责为各个拆分后的公司提供研究开发的服务。
在1995年到1996年间,AT&T公司又被进行了一轮拆分,贝尔实验室和设备制造部门脱离出来形成了一个新的公司,叫做朗讯科技,而AT&T则只保留了通信服务业务,也只保留很小一批研究人员组建了AT&T实验室。
【朗讯】
自从1996年从AT&T独立出来后,朗讯(Lucent)公司以贝尔实验室作为强力后盾,一致致力于为全球最大的通信服务提供商设计和提供网络。
朗讯公司的总部位于美国新泽西州的茉莉山。
【阿尔卡特】
阿尔卡特(Alcatel)公司,创立于1898年,总部位于法国巴黎,一直专注于电信系统和设备以及相关的电缆和部件领域的研究和生产。
【阿朗】
在2006年,通信行业发生了一件大事,那就是法国阿尔卡特公司和美国朗讯公司发表联合声明,宣布了阿尔卡特公司收购朗讯公司的消息。在合并后的新公司中,阿尔卡特占据60%的股份,朗讯占有40%的股份。合并后的规模仅次于美国思科。
合并后的公司叫做阿尔卡特-朗讯(Alcatel-Lucent,简称“阿朗”),总部设在法国巴黎。
与此同时,原属朗讯科技的贝尔实验室也一并合并到阿朗。
【贝尔实验室的历史】
通过上面的背景知识介绍,相信你一定已经了解了贝尔实验室的发展历程,我们再来用简短的文字总结一下:
贝尔发明电话 -> 贝尔建立贝尔电话公司 -> 贝尔电话公司分离出AT&T公司专门负责全美长途业务 -> AT&T整合原贝尔电话公司 -> AT&T收购西方电子研究部门并建立贝尔电话实验室(即贝尔实验室) -> AT&T因垄断被拆分 -> AT&T再次被拆分,贝尔实验室和设备制造部门被独立出来成立朗讯科技公司 -> 阿尔卡特收购朗讯组成阿朗,贝尔实验室也一起合并 ->贝尔实验室现在服务于阿朗公司。
所以,当你进入到贝尔实验室的官方首页时,你会发现LOGO也是Alcatel-Lucent的。
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epoll简介及触发模式(accept、read、send)-epoll的简单介绍 epoll在LT和ET模式下的读写方式 一、epoll的接口非常简单,一共就三个函数:1. int epoll_create(int size);创建一个epoll的句柄,size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select中的第一个参数,给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值,在linux下如果查看/proc/进程id/fd/,是能够看到这个fd的,所以在使用完epoll后,必须调用close关闭,否则可能导致fd被耗尽。2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);epoll的事件注册函数,它不同与select是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件,而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create的返回值,第二个参数表示动作,用三个宏来表示:EPOLL_CTL_ADD:注册新的fd到epfd中;EPOLL_CTL_MOD:修改已经注册的fd的监听事件;EPOLL_CTL_DEL:从epfd中删除一个fd;第三个参数是需要监听的fd,第四个参数是告诉内核需要监听什么事,struct epoll_event结构如下:struct epoll_event { __uint32_t events; /* Epoll events */ epoll_data_t data; /* User data variable */};events可以是以下几个宏的集合:EPOLLIN :表示对应的文件描述符可以读(包括对端SOCKET正常关闭); EPOLLIN事件:EPOLLIN事件则只有当对端有数据写入时才会触发,所以触发一次后需要不断读取所有数据直到读完EAGAIN为止。否则剩下的数据只有在下次对端有写入时才能一起取出来了。现在明白为什么说epoll必须要求异步socket了吧?如果同步socket,而且要求读完所有数据,那么最终就会在堵死在阻塞里。 EPOLLOUT:表示对应的文件描述符可以写; EPOLLOUT事件:EPOLLOUT事件只有在连接时触发一次,表示可写,其他时候想要触发,那要先准备好下面条件:1.某次write,写满了发送缓冲区,返回错误码为EAGAIN。2.对端读取了一些数据,又重新可写了,此时会触发EPOLLOUT。简单地说:EPOLLOUT事件只有在不可写到可写的转变时刻,才会触发一次,所以叫边缘触发,这叫法没错的!其实,如果真的想强制触发一次,也是有办法的,直接调用epoll_ctl重新设置一下event就可以了,event跟原来的设置一模一样都行(但必须包含EPOLLOUT),关键是重新设置,就会马上触发一次EPOLLOUT事件。1. 缓冲区由满变空.2.同时注册EPOLLIN | EPOLLOUT事件,也会触发一次EPOLLOUT事件这个两个也会触发EPOLLOUT事件 EPOLLPRI:表示对应的文件描述符有紧急的数据可读(这里应该表示有带外数据到来);EPOLLERR:表示对应的文件描述符发生错误;EPOLLHUP:表示对应的文件描述符被挂断;EPOLLET: 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式,这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。EPOLLONESHOT:只监听一次事件,当监听完这次事件之后,如果还需要继续监听这个socket的话,需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);等待事件的产生,类似于select调用。参数events用来从内核得到事件的集合,maxevents告之内核这个events有多大,这个maxevents的值不能大于创建epoll_create时的size,参数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1将不确定,也有说法说是永久阻塞)。该函数返回需要处理的事件数目,如返回0表示已超时。-------------------------------------------------------------------------------------------- 从man手册中,得到ET和LT的具体描述如下EPOLL事件有两种模型:Edge Triggered (ET)Level Triggered (LT)假如有这样一个例子:1. 我们已经把一个用来从管道中读取数据的文件句柄(RFD)添加到epoll描述符2. 这个时候从管道的另一端被写入了2KB的数据3. 调用epoll_wait(2),并且它会返回RFD,说明它已经准备好读取操作4. 然后我们读取了1KB的数据5. 调用epoll_wait(2)......Edge Triggered 工作模式:如果我们在第1步将RFD添加到epoll描述符的时候使用了EPOLLET标志,那么在第5步调用epoll_wait(2)之后将有可能会挂起,因为剩余的数据还存在于文件的输入缓冲区内,而且数据发出端还在等待一个针对已经发出数据的反馈信息。只有在监视的文件句柄上发生了某个事件的时候 ET 工作模式才会汇报事件。因此在第5步的时候,调用者可能会放弃等待仍在存在于文件输入缓冲区内的剩余数据。在上面的例子中,会有一个事件产生在RFD句柄上,因为在第2步执行了一个写操作,然后,事件将会在第3步被销毁。因为第4步的读取操作没有读空文件输入缓冲区内的数据,因此我们在第5步调用 epoll_wait(2)完成后,是否挂起是不确定的。epoll工作在ET模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。最好以下面的方式调用ET模式的epoll接口,在后面会介绍避免可能的缺陷。 i 基于非阻塞文件句柄 ii 只有当read(2)或者write(2)返回EAGAIN时才需要挂起,等待。但这并不是说每次read时都需要循环读,直到读到产生一个EAGAIN才认为此次事件处理完成,当read返回的读到的数据长度小于请求的数据长度时,就可以确定此时缓冲中已没有数据了,也就可以认为此事读事件已处理完成。Level Triggered 工作模式相反的,以LT方式调用epoll接口的时候,它就相当于一个速度比较快的poll(2),并且无论后面的数据是否被使用,因此他们具有同样的职能。因为即使使用ET模式的epoll,在收到多个chunk的数据的时候仍然会产生多个事件。调用者可以设定EPOLLONESHOT标志,在 epoll_wait(2)收到事件后epoll会与事件关联的文件句柄从epoll描述符中禁止掉。因此当EPOLLONESHOT设定后,使用带有 EPOLL_CTL_MOD标志的epoll_ctl(2)处理文件句柄就成为调用者必须作的事情。然后详细解释ET, LT:LT(level triggered)是缺省的工作方式,并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中,内核告诉你一个文件描述符是否就绪了,然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作,内核还是会继续通知你的,所以,这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表.ET(edge-triggered)是高速工作方式,只支持no-block socket。在这种模式下,当描述符从未就绪变为就绪时,内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪,并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如,你在发送,接收或者接收请求,或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误)。但是请注意,如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪),内核不会发送更多的通知(only once),不过在TCP协议中,ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认(这句话不理解)。在许多测试中我们会看到如果没有大量的idle -connection或者dead-connection,epoll的效率并不会比select/poll高很多,但是当我们遇到大量的idle- connection(例如WAN环境中存在大量的慢速连接),就会发现epoll的效率大大高于select/poll。(未测试)另外,当使用epoll的ET模型来工作时,当产生了一个EPOLLIN事件后,读数据的时候需要考虑的是当recv返回的大小如果等于请求的大小,那么很有可能是缓冲区还有数据未读完,也意味着该次事件还没有处理完,所以还需要再次读取: 这里只是说明思路(参考《UNIX网络编程》) while(rs) {buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);if(buflen < 0){// 由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可读// 在这里就当作是该次事件已处理处.if(errno == EAGAIN)break; else return; }else if(buflen == 0) { // 这里表示对端的socket已正常关闭. } if(buflen == sizeof(buf) rs = 1; // 需要再次读取 else rs = 0; } 还有,假如发送端流量大于接收端的流量(意思是epoll所在的程序读比转发的socket要快),由于是非阻塞的socket,那么send函数虽然返回,但实际缓冲区的数据并未真正发给接收端,这样不断的读和发,当缓冲区满后会产生EAGAIN错误(参考man send),同时,不理会这次请求发送的数据.所以,需要封装socket_send的函数用来处理这种情况,该函数会尽量将数据写完再返回,返回-1表示出错。在socket_send内部,当写缓冲已满(send返回-1,且errno为EAGAIN),那么会等待后再重试.这种方式并不很完美,在理论上可能会长时间的阻塞在socket_send内部,但暂没有更好的办法. ssize_t socket_send(int sockfd, const char* buffer, size_t buflen) { ssize_t tmp; size_t total = buflen; const char *p = buffer; while(1) { tmp = send(sockfd, p, total, 0); if(tmp < 0) { // 当send收到信号时,可以继续写,但这里返回-1. if(errno == EINTR) return -1; // 当socket是非阻塞时,如返回此错误,表示写缓冲队列已满, // 在这里做延时后再重试. if(errno == EAGAIN) { usleep(1000); continue; } return -1; } if((size_t)tmp == total) return buflen; total -= tmp; p += tmp; } return tmp; } 二、epoll在LT和ET模式下的读写方式 在一个非阻塞的socket上调用read/write函数, 返回EAGAIN或者EWOULDBLOCK(注: EAGAIN就是EWOULDBLOCK) 从字面上看, 意思是: * EAGAIN: 再试一次 * EWOULDBLOCK: 如果这是一个阻塞socket, 操作将被block * perror输出: Resource temporarily unavailable 总结: 这个错误表示资源暂时不够, 可能read时, 读缓冲区没有数据, 或者, write时,写缓冲区满了 。 遇到这种情况, 如果是阻塞socket, read/write就要阻塞掉。 而如果是非阻塞socket, read/write立即返回-1, 同 时errno设置为EAGAIN. 所以, 对于阻塞socket, read/write返回-1代表网络出错了. 但对于非阻塞socket, read/write返回-1不一定网络真的出错了. 可能是Resource temporarily unavailable. 这时你应该再试, 直到Resource available. 综上, 对于non-blocking的socket, 正确的读写操作为: 读: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续读 写: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续写 对于select和epoll的LT模式, 这种读写方式是没有问题的. 但对于epoll的ET模式, 这种方式还有漏洞. epoll的两种模式 LT 和 ET
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