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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);		}	}}