网络编程之Select模式

        今天总结下Select模式下网络编程模型，首先我们要知道一个高级的技术，绝对不是凭空产生的，它一定是在原来的技术上由于满足不了需求，然后经过不断的打磨，一步步走向今天这个样子。那么Select模式的由来是什么呢？之前又是因为哪些原因，让我们提出了这种IO多路复用的模式呢？

首先，对于常规下的网络编程，我们知道，服务器在某个端口监听之后，就等着客户端去链接。即使我们的accept函数使用非阻塞的，也需要当返回一个客户端的链接的时候，对这个链接的数据进行不断的读取，常规我们一般用多线程+非阻塞式的网络编程方式来实现，（后面会单独写一篇关于服务器用多线程+非阻塞网络编程的文章），但这种方式带来一个问题就是，每一个链接都要开辟一个新的线程，数量少时还可以，当数量上亿时就不合适了，另外，这个很多时候这个链接也没有数据读取，那么这个线程一直运行也会浪费CPU，总之这种方式有局限性。所以APUE这本书中，提供一种叫做IO多路复用的方式，采用异步方式处理。将这些ScoketID，放到一张表中，其实对应就是FD_SET中，将这个ID放到一个固定数组中，然后检测，Select函数检测，这个数组中是否有读或者写准备就绪，如果有，就立即返回，并告诉内核，有哪些准备好了，同时Select函数有三种方式来决定什么时候停止轮讯，一是，永远轮讯，二是，没有找到立马返回，三是，没有找到，等一定时间再返回，具体对应就是Select函数中的最后一个参数的意义。

        下面来说下FD_SET这个函数，这个函数相当与是将ScoketID，对应的位置置成某个值，然后另外一个函数可以去检查这个位置的值是多少，决定是否有读，或者写数据到来

公共头文件代码:

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<assert.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdlib.h>

#define SERVER_IP "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT 9090
#define LISTEN_QUEUE_SIZE 5
#define MAX_BUFFER_SIZE	256




int startup(const char *server_ip,unsigned short server_port)
{
	//创建服务i端socket
	int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(sock_fd == -1)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}

	//服务器地址信息
	struct sockaddr_in addrSer;
	addrSer.sin_family = AF_INET;
	addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT);
	addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);

	int yes = 1;
	setsockopt(sock_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&yes,sizeof(int));

	socklen_t len = sizeof(struct sockaddr);
	//绑定
	int res = bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&addrSer,len);
	if(res == -1)
	{
		perror("bind");
		close(sock_fd);
		exit(1);
	}
	//监听
	res = listen(sock_fd,LISTEN_QUEUE_SIZE);
	if(res == -1)
	{
		perror("listen");
		close(sock_fd);
		exit(1);
	}
	return sock_fd;
} 

服务器代码:

#include"../utili.h"
#include<sys/select.h>

#define MAX_CLIENT_SIZE 5

/*
	基于Select模型的TCP服务器，----------一个服务iq如何与多个客户端进行通信
	1.将服务器监听的socket,添加到FD中
	2.Select这个FD中对应的readSet集，看是否有读就绪，若有，则是新的连接到来
	3.accept函数返回这个新连接的socket
	4.循环检测fd中各个socket中的状态，若监听socket有读就绪，说明有新连接到来，若是其他的socket有读就绪，说明是当前连接有数据到来，注意看基本网络编程都是在accept返回的这个新版socket上进行数据传输，服务器自身的socket只用来接收新的连接

*/

int main()
{
	int sockSer = startup(SERVER_IP,SERVER_PORT);

	int client_fd[MAX_CLIENT_SIZE] = {0};
	fd_set readset;
	int max_sock = sockSer;
	int conn_num = 0;	//client connect number
	int i = 0;
	int res;

	char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
	struct timeval tv;
	while(1)
	{
		//读集 清零初始化
		FD_ZERO(&readset);
		FD_SET(sockSer,&readset);
		
		//将socket放入读集合中 让内核去检测这些socket是否有读就绪
		for(i = 0; i < MAX_CLIENT_SIZE; ++i)
		{
			if(client_fd[i] != 0)
			{
				FD_SET(client_fd[i],&readset);
			}
		}

		tv.tv_sec = 5;
		tv.tv_usec = 0;
		
		//select函数去检查读集中是否有socket就绪，注意各个参数
		res = select(max_sock+1,&readset,NULL,NULL,&tv);
		if(res == -1)
		{
			perror("select");
			continue;
		}
		else if(res == 0)
		{
			printf("server time out\n");
			continue;
		}
		else
		{
			for(i = 0; i < conn_num; ++i)
			{
				if(FD_ISSET(client_fd[i],&readset))
				{
					//接收来自客户端的conect请求
					recv(client_fd[i],buffer,MAX_BUFFER_SIZE,0);
					printf("From Client Msg:%s\n",buffer);
					send(client_fd[i],buffer,strlen(buffer)+1,0);
				}
			}
			//如果通信的socket处于就绪状态
			if(FD_ISSET(sockSer,&readset))
			{
				struct sockaddr_in addrCli;
				socklen_t len = sizeof(struct sockaddr);
				int sockConn = accept(sockSer,(struct sockaddr*)&addrCli,&len);
				if(sockConn == -1)
				{
					perror("accept");
					continue;
				}
				//小于服务器最大负载
				if(conn_num < MAX_CLIENT_SIZE)
				{
					client_fd[conn_num++] = sockConn;
					if(sockConn > max_sock)
						max_sock = sockConn;
				}
				//超载
				else
				{
					char *msg = "Sorry,Server OverLoad";
					send(sockConn,msg,strlen(msg)+1,0);
					
				}

			}
		}
	}
	close(sockSer);
	return 0;
}

客户端代码：

#include"./utili.h"


int main()
{
	int sockCli = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(sockCli == -1)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}
	struct sockaddr_in addrSer;
	addrSer.sin_family = AF_INET;
	addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT);
	addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);

	socklen_t len = sizeof(struct sockaddr);
	int res = connect(sockCli,(struct sockaddr*)&addrSer,len);
	if(res == -1)
	{
		perror("connect");
		close(sockCli);
		exit(1);
	}

	char recv_buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
	char send_buffer[MAX_BUFFER_SIZE];

	while(1)
	{
		memset(send_buffer,0,sizeof(send_buffer));
		memset(recv_buffer,0,sizeof(recv_buffer));
		printf("msg:>");
		scanf("%s",send_buffer);
		send(sockCli,send_buffer,strlen(send_buffer)+1,0);
		recv(sockCli,recv_buffer,MAX_BUFFER_SIZE,0);
		printf("From Server of myself msg:>%s\n",recv_buffer);
	}
	close(sockCli);
	return 0;
}