1高併發伺服器：多路IO之select
1 select
A：select能監聽的檔案描述符個數受限於FD_SETSIZE,一般為1024，單純改變程序開啟
的檔案描述符個數並不能改變select監聽檔案個數
B：解決1024以下客戶端時使用select是很合適的，但如果連結客戶端過多，select採用的是輪詢模型，會大大降低伺服器響應效率，不應在select上投入更多精力
2 依賴的標頭檔案
#include <sys/select.h>
/* According to earlier standards */
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
說明：
nfds: 監控的檔案描述符集裡最大檔案描述符加1，因為此引數會告訴核心檢測前多少個檔案描述符的狀態
readfds：監控有讀資料到達檔案描述符集合，傳入傳出引數
writefds：監控寫資料到達檔案描述符集合，傳入傳出引數
exceptfds：監控異常發生達檔案描述符集合,如帶外資料到達異常，傳入傳出引數
timeout:
-
NULL,永遠等下去
-
設定timeval,等待固定時間
-
設定timeval裡時間均為0，檢查描述字後立即返回，輪詢。
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
微秒；一百萬分之一秒*/
};
void FD_CLR(int fd,fd_set *set); 把檔案描述符集合裡fd清零
int FD_ISSET(int fd,fd_set *set); 測試檔案描述符集合裡fd是否置1
void FD_SET(int fd,fd_set *set); 把檔案描述符集合裡fd位置1
void FD_ZERO(fd_set *set);
select模型
案例說明：
Server.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<ctype.h>
#include<unistd.h>
#include"wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000
int main(void)
{
int i,maxi,maxfd,listenfd,connfd,sockfd;
/*
* nready為select之後返回的被監控管理的數量，
* 最大的被管理的檔案最大的被管理的檔案描述符的
* 數量是1024
*/
/*FD_SETSIZE預設為1024*/
int nready,client[FD_SETSIZE]; /* FD_SETSIZE預設為1024 */
ssize_t n;
fd_set rset,allset;
char buf[MAXLINE];
/*下面表示的是ip地址的長度*/
char str[INET_ADDRSTRLEN];/*#define IN*/
socklen_t cliaddr_len;
struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;
/*整個伺服器只有一個listenfd檔案描述符*/
//1、建立一個socket,案例中是針對TCP的
listenfd = Socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
//2、Bind
Bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
//3、正在連結的時候最大支援128個，當accept之後就不管了
Listen(listenfd,20); /*預設最大128*/
maxfd = listenfd;/*初始化*/
maxi = -1;/*client[]的下標*/
for(i = 0;i < FD_SETSIZE;i++){
client[i] = -1;/*用-1初始化client*/
}
//將管理的檔案描述符集合的內容設定成為0
FD_ZERO(&allset);
//將listenfd納入allset中進行管理
FD_SET(listenfd,&allset);/*構造select監控檔案描述符集*/
for(;;){
/*每次迴圈時都重新設定select監控訊號集，這裡相當於rset的一個備份*/
rset = allset;
//第一個引數是最大描述的最大值+1
nready = select(maxfd+1,&rset,NULL,NULL,NULL);
if(nready < 0) {
perr_exit("select error");
}
//判斷listenfd是否已經納入管理
if(FD_ISSET(listenfd,&rset)) {
cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
connfd = Accept(listenfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&cliaddr_len);
//列印ip地址和埠號
printf("received from %s at PORT %d\n",
inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr.s_addr,str,sizeof(str)),
ntohs(cliaddr.sin_port));
for(i = 0;i < FD_SETSIZE;i++) {
if(client[i] < 0) {
client[i] = connfd;/*儲存accept返回的檔案描述符到client[]裡*/
break;
}
}
}/*達到select能監控的檔案個數上限1024*/
if(i == FD_SETSIZE) {
fputs("to many clients\n",stderr);
exit(1);
}
/*新增一個新的檔案描述符到監控訊號集裡*/
FD_SET(connfd,&allset);
if(connfd > maxfd)
maxfd = connfd; /*select第一個引數需要*/
if(i > maxi)
maxi = i;/*更新client[]最大下標值*/
if(--nready == 0)
/*如果沒有更多的就緒檔案描述符，繼續回到上面select
* 負責處理未完成的就緒檔案描述符*/
continue;
}
for(i = 0;i< maxi;i++) {
if((sockfd = client[i]) < 0)
continue;
if(FD_ISSET(sockfd,&rset)) {
if((n=Read(sockfd,buf,MAXLINE)) == 0) {
/*當client關閉連結時，伺服器端也關閉連結*/
Close(sockfd);
/*解除select監控檔案描述符*/
FD_CLR(sockfd,&allset);
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;
}
Client.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include"wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000
int main(void) {
struct sockaddr_in servaddr;
char buf[MAXLINE];
int sockfd,n;
//1.Socket
sockfd = Socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
//設定ip和埠號等相關資訊
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
//2.建立連線
Connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
while(fgets(buf,MAXLINE,stdin) != NULL) {
//3.Write資料
Write(sockfd,buf,strlen(buf));
n = Read(sockfd,buf,MAXLINE);
if(n == 0) {
printf("the other side has been closed.\n");
} else {
Write(STDOUT_FILENO,buf,n);
}
}
Close(sockfd);
return 0;
}
Wrap.h
#ifndef __WRAP_H_
#define __WRAP_H_
void perr_exit(const char *s);
int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t *salenptr);
void Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen);
void Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen);
void Listen(int fd, int backlog);
int Socket(int family, int type, int protocol);
ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes);
ssize_t Write(int fd, const void *ptr, size_t nbytes);
void Close(int fd);
ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n);
ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n);
static ssize_t my_read(int fd, char *ptr);
ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen);
#endif
Wrap.c
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
void perr_exit(const char *s)
{
perror(s);
exit(1);
}
int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t *salenptr)
{
int n;
again:
if ( (n = accept(fd, sa, salenptr)) < 0) {
if ((errno == ECONNABORTED) || (errno == EINTR))
goto again;
else
perr_exit("accept error");
}
return n;
}
void Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen)
{
if (bind(fd, sa, salen) < 0)
perr_exit("bind error");
}
void Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen)
{
if (connect(fd, sa, salen) < 0)
perr_exit("connect error");
}
void Listen(int fd, int backlog)
{
if (listen(fd, backlog) < 0)
perr_exit("listen error");
}
int Socket(int family, int type, int protocol)
{
int n;
if ( (n = socket(family, type, protocol)) < 0)
perr_exit("socket error");
return n;
}
ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes)
{
ssize_t n;
again:
if ( (n = read(fd, ptr, nbytes)) == -1) {
if (errno == EINTR)
goto again;
else
return -1;
}
return n;
}
ssize_t Write(int fd, const void *ptr, size_t nbytes)
{
ssize_t n;
again:
if ( (n = write(fd, ptr, nbytes)) == -1) {
if (errno == EINTR)
goto again;
else
return -1;
}
return n;
}
void Close(int fd)
{
if (close(fd) == -1)
perr_exit("close error");
}
ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n)
{
size_tnleft;
ssize_t nread;
char*ptr;
ptr = vptr;
nleft = n;
while (nleft > 0) {
if ( (nread = read(fd, ptr, nleft)) < 0) {
if (errno == EINTR)
nread = 0;
else
return -1;
} else if (nread == 0)
break;
nleft -= nread;
ptr += nread;
}
return n - nleft;
}
ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n)
{
size_t nleft;
ssize_t nwritten;
const char *ptr;
ptr = vptr;
nleft = n;
while (nleft > 0) {
if ( (nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0) {
if (nwritten < 0 && errno == EINTR)
nwritten = 0;
else
return -1;
}
nleft -= nwritten;
ptr += nwritten;
}
return n;
}
static ssize_t my_read(int fd, char *ptr)
{
static int read_cnt;
static char *read_ptr;
static char read_buf[100];
if (read_cnt <= 0) {
again:
if ( (read_cnt = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf))) < 0) {
if (errno == EINTR)
goto again;
return -1;
} else if (read_cnt == 0)
return 0;
read_ptr = read_buf;
}
read_cnt--;
*ptr = *read_ptr++;
return 1;
}
ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen)
{
ssize_t n, rc;
charc, *ptr;
ptr = vptr;
for (n = 1; n < maxlen; n++) {
if ( (rc = my_read(fd, &c)) == 1) {
*ptr++ = c;
if (c== '\n')
break;
} else if (rc == 0) {
*ptr = 0;
return n - 1;
} else
return -1;
}
*ptr= 0;
return n;
}