原文：http://blog.csdn.net/chenjin_zhong/article/details/7270166

1.介紹

在前幾節，我們介紹了迴圈伺服器，併發伺服器. 簡單的迴圈伺服器每次只能處理一個請求，即處理的請求是序列的。而併發伺服器可以通過建立多個程序或者是執行緒來併發的處理多個請求。但由於程序或執行緒的切換會帶來一定的開銷。而且隨著客戶端請求的增多,建立的執行緒或程序的數目也越來越多，開銷勢必會增加。因此，本文提出了I/O複用的迴圈伺服器。I/O複用的迴圈伺服器建立兩個執行緒，一個是客戶端連線處理執行緒，專門用來處理客戶端的連線，當有客戶端到來的時候，此執行緒把客戶端的套接字描述符放到一塊公共的區域中。另一個是業務處理執行緒，此執行緒輪循(select)客戶端套接字描述符集合中有沒有資料到來，如果有資料到來，那麼就進行處理。

2. I/O複用迴圈伺服器處理流程

socket(...);

bind(...);

listen(...);

pthread_create(...);

pthread_join(..);

close(...); //關閉伺服器套接字

連線處理執行緒:

while(1){

  accept(...);

  store(...);//儲存客戶端套接字描述符

}

業務處理執行緒:

while(1){

 get(...);//取出套接字描述符放到FD_SET

 select(...);

 recv(....);

 process(...);

 send(...);

 close(....);

}

從演算法的主要流程可以看出，I/O複用迴圈伺服器只用兩個執行緒，一個是請求業務連線執行緒，專門處理連線。另一個是業務處理執行緒，輪循客戶端的套接字有沒有資料。

3. 相關例子

伺服器;

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <time.h>
#include <pthread.h>
/**
I/O複用迴圈伺服器
I/O併發伺服器隨著客戶端的增多，必須增加處理單元,系統的負載會移動多個處理單元的切換上，切換程序或者是執行緒
而I/O複用伺服器包括兩個執行緒，一個是業務連線執行緒，專門處理客戶端的連線，另一個是業務請求處理執行緒，對多個客戶端描述符進行一定時間的等待，即select監聽多個描述符
**/
#define PORT 8888
#define CLIENTNUM 1024
#define BUFFERSIZE 1024
#define BACKLOG 10
static int connect_host[CLIENTNUM];
static int connect_number=0;//連線的客戶數
static void* handle_connect(void*argv){//業務連線函式，處理客戶端的連線，將客戶端的套接字描述符加入到連線池中
   int ret;
   int s;
  int sc;
   s=*((int*)argv);//服務端套接字描述符
   int i=0;
   struct sockaddr_in client_addr;
  int len;
  len=sizeof(struct sockaddr_in);
   for(;;){//監聽有沒有客戶端到來
     sc=accept(s,(struct sockaddr*)&client_addr,&len);
     printf("a client connect,from:%s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));     
     if(sc>0){
         for(i=0;i<CLIENTNUM;i++){
              if(connect_host[i]==-1){
                     connect_host[i]=sc;
             connect_number++;
             break;
              }
         }       
    }

 }

}
//請求業務處理執行緒
static void* handle_request(void*argv){
   time_t now;
   char buffer[BUFFERSIZE];
   int size;
  //設定輪循的時間，每隔1秒
  struct timeval tv;
  tv.tv_sec=1;
  tv.tv_usec=0;
  int ret;
  int i=0;
  int maxfd;
  fd_set scanfd;
  for(;;){
     FD_ZERO(&scanfd);//清空檔案描述符集合
     //將檔案描述符放入檔案描述符集合
   for(i=0;i<CLIENTNUM;i++){
    if(connect_host[i]!=-1){
        FD_SET(connect_host[i],&scanfd);
        if(maxfd<connect_host[i]){
            maxfd=connect_host[i];
            }
       }
  }
 //select
  ret=select(maxfd+1,&scanfd,NULL,NULL,&tv);//監控讀檔案描述符集，看看是否有資料可讀
  switch(ret){
     case -1://錯誤
     break;
    case 0://超時
    break;
    default://有資料到來
        if(connect_number<0)
         break;
      for(i=0;i<CLIENTNUM;i++){
            if(connect_host[i]!=-1){
                if(FD_ISSET(connect_host[i],&scanfd)){//檔案描述符在檔案集合中
                    memset(buffer,0,BUFFERSIZE);
                    size=recv(connect_host[i],buffer,BUFFERSIZE,0);
                    if(size>0&&!strncmp(buffer,"TIME",4)){//時間請求
                        memset(buffer,0,BUFFERSIZE);
                        now=time(NULL);
                        sprintf(buffer,"%24s\r\n",ctime(&now));
                        send(connect_host[i],buffer,strlen(buffer),0);
                    }
                    //更新檔案描述符陣列中的值
                    connect_host[i]=-1;
                    connect_number--;
                    close(connect_host[i]);//關閉客戶端套接字描述符
                }
            }

        }
     break;

   } 

 }

}

int main(int argc,char*argv[]){
  int ret;
  int s;
  struct sockaddr_in server_addr;
  int i;
  pthread_t thread[2];//兩個執行緒，一個是處理連線，另一個是處理請求
  //建立TCP套接字
 s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
 memset(connect_host,-1,CLIENTNUM);//將儲存套接字描述符的陣列為-1
 if(s<0){
   perror("socket error");
   return -1;
 }
//將地址結構繫結到套接字描述符
 server_addr.sin_family=AF_INET;
 server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
 server_addr.sin_port=htons(PORT);
 ret=bind(s,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
 if(ret<0){
   perror("bind error");
   return -1;
 }
//監聽
 ret=listen(s,BACKLOG);
 if(ret<0){
   perror("listen error");
   return -1;
 }
 
   pthread_create(&thread[0],NULL,handle_connect,(void*)&s);//處理客戶端連線，傳遞的是伺服器的套接字描述符
   pthread_create(&thread[1],NULL,handle_request,NULL);//handle_request執行緒回撥函式

//等待執行緒結束
  for(i=0;i<2;i++){
   pthread_join(thread[i],NULL);

}
close(s);

}

客戶端:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <time.h>
#include <netinet/in.h>
#define PORT 8888
#define BUFFERSIZE 1024
int main(int argc,char*argv[]){
 int s;
 int ret;
 int size;
 struct sockaddr_in server_addr;
 char buffer[BUFFERSIZE];
 s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
 if(s<0){
  perror("socket error");
  return -1;
}
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
//將地址結構繫結到套接字
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(PORT);
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
//連線伺服器
 ret=connect(s,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr));
 if(ret==-1){
  perror("connect error");
  return -1;
}
memset(buffer,0,BUFFERSIZE);
strcpy(buffer,"TIME");
size=send(s,buffer,strlen(buffer),0);
if(size<0){
  perror("send error");
  return -1;
}
memset(buffer,0,BUFFERSIZE);
size=recv(s,buffer,BUFFERSIZE,0);
if(size<0){
  perror("recv error");
  return;
}

printf("%s",buffer);
close(s);
return 0;
}

執行結果:

[[email protected] 14章伺服器模式]# ./select-tcp
a client connect,from:127.0.0.1

[[email protected] 14章伺服器模式]# ./circle-tcpc14
Sat Feb 18 14:28:10 2012

總結:本文主要針對簡單迴圈伺服器，併發伺服器的不足，介紹了I/O複用的迴圈伺服器，最後給出了例項.