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Unix网络编程之IO复用
上篇存在的问题
在上一篇TCP套接字中,还存在着一些问题。
当客户端连接上服务器后,阻塞于从标准输入读入信息的状态,若此时服务器进程被杀死,即使给客户TCP发来一个
FIN结束分节,但是由于客户处于阻塞状态,它将看不到这个EOF,直到读取之后,此时可能已经过去了很长时间。
因此进程需要一种能力,让内核同时检测多个IO口是否就绪,这个能力就称为IO复用。这是由select和poll两个函数
支持的。
select函数
作用
允许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发生,并只在有一个或多个事件发生或经历一段的时间后才能唤醒它。
我们可以调用select,告知内核仅在下列情况发生时才返回:
-集合{1,4,5}中任何描述符准备好读
-集合{2,7}中任何描述符准备好写
-集合{1,4}中任何描述符有异常条件待处理
也就是说,我们调用select函数告诉内核对哪些描述符(就读,写,异常条件)感兴趣以及等待多少时间。
使用
#include<sys/select.h>#include<time.h>int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);struct timeval{ long tv_sec; // 秒 long tv_usec; // 微秒}
参数说明
timeout:告知内核等待所指定描述符中的任何一个就绪可花多长时间。
这个参数有三种可能:
<1>永远等待下去:仅在有一个描述符准备好IO才返回。此时参数为空指针。
<2>等待一段时间
<3>不等待:检查描述符之后立即返回。此时timeval结构中的值都位0。
中间三个参数指定我们要让内核测试读、写、异常条件的描述符。描述符就绪的条件:
maxfdp1参数指定待测试的描述符的个数,它的值是待测试的最大描述符+1。
如何给中间三个参数每一个参数指定一个或多个描述符呢?
void FD_ZERO(fd_set *fdset);void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
我们分配一个fd_set数据类型的描述符集,并用这些宏设置或测试集合中的每一位。
例如:
fd_set rest;FD_ZERO(&rest);FE_SET(1,&rest); //将1位打开
如果我们对中间三个参数的某一个条件不感兴趣,就可以设置它为空指针。
原来的str_cli函数
#include "unp.h"voidstr_cli(FILE *fp, int sockfd){ char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE]; while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) { Writen(sockfd, sendline, strlen(sendline)); if (Readline(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0) err_quit("str_cli: server terminated prematurely"); Fputs(recvline, stdout); }}
修改后的str_cli函数
#include "unp.h"voidstr_cli(FILE *fp, int sockfd){ int maxfdp1; fd_set rset; char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE]; FD_ZERO(&rset); for ( ; ; ) { FD_SET(fileno(fp), &rset); FD_SET(sockfd, &rset); maxfdp1 = max(fileno(fp), sockfd) + 1; Select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL); if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) { /* socket is readable */ if (Readline(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0) err_quit("str_cli: server terminated prematurely"); Fputs(recvline, stdout); } if (FD_ISSET(fileno(fp), &rset)) { /* input is readable */ if (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) == NULL) return; /* all done */ Writen(sockfd, sendline, strlen(sendline)); } }}
不幸的是,这样的str_cli函数仍然有问题。问题的起因在于我们对于标准输入中EOF的处理。
当遇到EOF时,str_cli函数return回到主函数,而main函数随后终止。然后在批量方式下,标准输入的EOF并不意味
着我们同时完成了从套接字的读入;可能仍有请求在去服务器的路上,或仍有应答在返回客户的路上。
我们需要一种关闭TCP连接其中一半的方法,也就是说我们想给服务器发送一个FIN,告诉它我们已经完成了数据传
送,但是仍然保持套接字描述符打开以便读取。这可以通过shutdonw函数来完成。
shutdown函数
作用:
使用shutdown函数可以不管引用计数就激发TCP正常的连接终止序列。
使用:
#include<sys/socket.h>
int shutdown(int sockfd, int howto);
参数说明:
该函数的行为依赖howto的值。
SHUT_RD : 关闭连接的读这一半。
SHUT_WR : 关闭连接的写这一半。
SHUT_RDWR : 连接的读半部和写半部都关闭。
str_cli函数的再修订版
#include "unp.h"voidstr_cli(FILE *fp, int sockfd){ int maxfdp1, stdineof; fd_set rset; char buf[MAXLINE]; int n; stdineof = 0; FD_ZERO(&rset); for ( ; ; ) { if (stdineof == 0) FD_SET(fileno(fp), &rset); FD_SET(sockfd, &rset); maxfdp1 = max(fileno(fp), sockfd) + 1; Select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL); if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) { /* socket is readable */ if ( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) { if (stdineof == 1) return; /* normal termination */ else err_quit("str_cli: server terminated prematurely"); } Write(fileno(stdout), buf, n); } if (FD_ISSET(fileno(fp), &rset)) { /* input is readable */ if ( (n = Read(fileno(fp), buf, MAXLINE)) == 0) { stdineof = 1; Shutdown(sockfd, SHUT_WR); /* send FIN */ FD_CLR(fileno(fp), &rset); continue; } Writen(sockfd, buf, n); } }}