多路IO复用--select实现

- 日理万妓 2022-04-24 00:16 239阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  多路IO转接服务器
 *  关于多路IO复用
 *   *  select函数
     *   *  select.c

# 多路IO转接服务器 #

> 多路IO转接服务器也叫做多任务IO服务器。该类服务器实现的主旨思想是，不再由应用程序自己监视客户端连接，取而代之由内核替应用程序监视文件。主要使用的方法有三种：**select poll epoll**

# 关于多路IO复用 #

> I/O多路复用(又被称为“事件驱动”)，首先要理解的是，操作系统为你提供了一个功能，当你的某个socket可读或者可写的时候，它可以给你一 个通知。这样当配合非阻塞的socket使用时，只有当系统通知我哪个描述符可读了，我才去执行read操作，可以保证每次read都能读到有效数据而不 做纯返回-1和EAGAIN的无用功。写操作类似。操作系统的这个功能通过select/poll/epoll之类的系统调用来实现，这些函数都可以同时 监视多个描述符的读写就绪状况，这样，多个描述符的I/O操作都能在一个线程内并发交替地顺序完成，这就叫I/O多路复用，这里的“复用”指的是复用同一个线程。

## select函数 ##

> select能监听的文件描述符个数受限于FD\_SETSIZE,一般为1024，单纯改变进程打开的文件描述符个数并不能改变select监听文件个数。解决1024以下客户端时使用select是很合适的，但如果链接客户端过多，select采用的是轮询模型，会大大降低服务器响应效率

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
    
    参数1：所监听的所有文件描述符中，最大的文件描述符+1
    参数2：所监听的文件描述符“可读”事件，传入传出参数
    参数3：所监听的文件描述符“可写”事件，传入传出参数
    参数4：所监听的文件描述符“异常”事件，传入传出参数
    参数5：timeout：	定时阻塞监控时间，3种情况
    				1.NULL，永远等下去
    				2.设置timeval，等待固定时间
    				3.设置timeval里时间均为0，检查描述字后立即返回，轮询
    	struct timeval {
        
    		long tv_sec; /* seconds */
    		long tv_usec; /* microseconds */
    	};
    
    返回值：
    		成功：所监视的所有监听集合中，满足条件的总数
    		失败：-1
    		
    void FD_ZERO(fd_set *set);			//将set全部置0
    void FD_CLR(int fd, fd_set *set);	//在set中将对应的fd置成0
    int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);	//判断fd是否在set集合中
    void FD_SET(int fd, fd_set *set);	//将fd设置到set集合中去

### select.c ###

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    
    #define MAXLINE 80
    #define SERV_PORT 6666
    
    int main()
    {
        
    	int maxi = 0, 		maxfd = 0;
    	int listenfd = 0, 	connfd = 0;
    	int sockfd = 0, 	nready = 0;
    	int client[FD_SETSIZE] = {
        -1};  //FD_SETSIZE 默认为1024
    	ssize_t n;
    	fd_set rset,allset;
    	char buf[MAXLINE];
    	char str[INET_ADDRSTRLEN];	//#define INET_ADDRSTRLEN 16
    	socklen_t cliaddr_len;
    	struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;
    	
    	listenfd = Socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    	
    	int opt = 1;
    	setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));//设置端口复用
    	
    	bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
    	servaddr.sin_family = AF_INET;
    	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    	Bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
    	
    	Listen(listenfd, 128);
    	
    	maxfd = listenfd;		//listenfd 一开始应该是文件描述符3
    	maxi = -1;				//client[]的下标
    	memset(client,-1,sizeof(client));//用-1初始化client[]
    
    	FD_ZERO(&allset);
    	FD_SET(listenfd,&allset);	//构造select监控文件描述符集
    	for(;;)
    	{
        
    		rset = allset;		//每次循环时都重新设置select监听信号集
    		nready = select(maxfd + 1, &rset, NULL,NULL,NULL);
    		int i = 0;
    		if(nready < 0)
    		{
        
    			perr_exit("select error");
    		}
    		if(FD_ISSET(listenfd,&rset))//新的客户端连接到来
    		{
        
    			socklen_t clisize = sizeof(cliaddr);
    			connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *) &cliaddr, &clisize);
    			printf("received from %s at port %d\n",inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,str,sizeof(str)),ntohs(cliaddr.sin_port));
    			for(i = 0;i < FD_SETSIZE;i++)
    			{
        
    				if(client[i] < 0)
    				{
        
    					client[i] = connfd;		//保存accept返回的文件描述符到client[]里,第一个应该是4
    					break;
    				}
    			}
    			if(i == FD_SETSIZE)			//达到select能监控的文件个数上限 1024
    			{
        
    				fputs("too many clients\n", stderr);
    				exit(1);
    			}
    			FD_SET(connfd,&allset);//添加一个新的文件描述符到监控信号集里
    			if(connfd > maxfd)
    			{
        
    				maxfd = connfd; //select第一个参数需要
    			}
    			if(i > maxi)
    			{
        
    				maxi = i;		//更新client[]最大下标值
    			}
    			if(--nready == 0)
    			{
        
    				continue;	//如果没有更多的就绪文件描述符继续回到上面select阻塞监听,负责处理未处理完的就绪文件描述符
    			}
    		}
    		for(i = 0;i <= maxi;i++)	//检测哪个clients 有数据就绪
    		{
        
    			if((sockfd = client[i]) < 0)
    			{
        
    				continue;
    			}
    			if(FD_ISSET(sockfd,&rset))
    			{
        
    				if((n = Read(sockfd,buf,MAXLINE)) == 0)
    				{
        
    					Close(sockfd);			//当client关闭链接时，服务器端也关闭对应链接
    					FD_CLR(sockfd,&allset);	//解除select监控此文件描述符
    					client[i] = -1;
    				}
    				else
    				{
        
    					int j;
    					for (j = 0; j < n; j++)
    						buf[j] = toupper(buf[j]);
    					Write(sockfd, buf, n);
    				}
    				if(--nready == 0)
    				{
        
    					break;
    				}
    			}
    		}
    	}
    	Close(listenfd);
    	return 0;
    }