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1高并发服务器：多路IO之select
1 select
A：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
B：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，不应在select上投入更多精力
2依赖的头文件
#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);
说明：
nfds:监控的文件描述符集里最大文件描述符加1，因为此参数会告诉内核检测前多少个文件描述符的状态
readfds：监控有读数据到达文件描述符集合，传入传出参数
writefds：监控写数据到达文件描述符集合，传入传出参数
exceptfds：监控异常发生达文件描述符集合,如带外数据到达异常，传入传出参数
timeout:定时阻塞监控时间，3中情况
NULL,永远等下去
设置timeval,等待固定时间
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 微秒；一百万分之一秒*/
};
void FD_CLR(int fd,fd_set *set);把文件描述符集合里fd清零
int FD_ISSET(int fd,fd_set *set);测试文件描述符集合里fd是否置1
void FD_SET(int fd,fd_set *set);把文件描述符集合里fd位置1
void FD_ZERO(fd_set *set); 把文件描述符集合里所有位清0
select模型
案例说明：
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为select之后返回的被监控管理的数量， * 最大的被管理的文件最大的被管理的文件描述符的 * 数量是1024 */ /*FD_SETSIZE默认为1024*/ int nready,client[FD_SETSIZE]; /* FD_SETSIZE默认为1024 */ ssize_t n; fd_set rset,allset; char buf[MAXLINE]; /*下面表示的是ip地址的长度*/ char str[INET_ADDRSTRLEN]; /*#define IN*/ socklen_t cliaddr_len; struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;
/*整个服务器只有一个listenfd文件描述符*/ //1、建立一个socket,案例中是针对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、正在链接的时候最大支持128个，当accept之后就不管了 Listen(listenfd,20); /*默认最大128*/ maxfd = listenfd; /*初始化*/ maxi = -1; /*client[]的下标*/ for(i = 0;i < FD_SETSIZE;i++){ client[i] = -1; /*用-1初始化client*/ } //将管理的文件描述符集合的内容设置成为0 FD_ZERO(&allset); //将listenfd纳入allset中进行管理 FD_SET(listenfd,&allset); /*构造select监控文件描述符集*/ for(;;){ /*每次循环时都重新设置select监控信号集，这里相当于rset的一个备份*/ rset = allset; //第一个参数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"); } //判断listenfd是否已经纳入管理 if(FD_ISSET(listenfd,&rset)) { cliaddr_len = sizeof(cliaddr); connfd = Accept(listenfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&cliaddr_len); //打印ip地址和端口号 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;/*保存accept返回的文件描述符到client[]里*/ break; } } } /*达到select能监控的文件个数上限1024*/ if(i == FD_SETSIZE) { fputs("to many clients\n",stderr); exit(1); } /*添加一个新的文件描述符到监控信号集里*/ FD_SET(connfd,&allset); 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) /*如果没有更多的就绪文件描述符，继续回到上面select * 负责处理未完成的就绪文件描述符*/ 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) { /*当client关闭链接时，服务器端也关闭链接*/ Close(sockfd); /*解除select监控文件描述符*/ 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); //设置ip和端口号等相关信息 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.建立连接 Connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
while(fgets(buf,MAXLINE,stdin) != NULL) { //3.Write数据 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_t nleft; 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; char c, *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; } |
1高并发服务器：多路IO之select