多路复用I/O模型支持多Client的实现及效率讨论

1.    引言

 

多路复用I/O模型(select)是UNIX/LINUX用得的最多的一种I/O模型，在Windows下也

 

可做为一种异步I/O使用。本文给出该I/O模型处理多Client的简单（在主线程中）实现。

 

2.    关于select

 

select I/O模型是一种异步I/O模型，在单线程中Linux/WinNT默认支持64个客户端套

 

接字。这种I/O模型主要涉及以下几个函数及宏：

 

int select(…)、FD_ZERO、FD_SET、FD_ISSET以及FD_SETSIZE。

 

3.    用select开发一个Server

 

3.1 只支持单个Client

 

  // 相关初始化处理, 创建监听套接字

 

  listen(listensock, 5);

 

  clientsock = accept(listensock, NULL, NULL);

 

  for (; ;)

 

  {

 

       FD_ZERO(&readfds); 

 

       FD_SET(clientsock, &readfds);

 

       nResult = select(

 

           0,     // Windows中这个参数忽略，Linux中在此处为1

 

           readfds,  // 可读套接字集合

 

           ……

 

       )

 

       if  (nResult = = SOCKET_ERROR)

 

          return –1;

 

       // 判断cliensock是否处于待读状态

 

       if (FD_ISSET(clientsock, &readfds))

 

      {

               // 相关处理

 

      }

 

  }

 

其实Winsock中的WSAEventSelect模型是与之类似的。

 

3.2 在单线程中支持63个Client

 

  SOCKET clientsockarray[FD_SETSIZE – 1];  // FD_SETSIZE is 64

 

 // 相关初始化处理, 创建监听套接字

 

 

 

 listen(listensock, 5);

 

 // 初始化套接字数组

 

InitSock(clientsockarray);

 

 FD_ZERO(&readfds);

 

 FD_SET(listensock, &readfds);

 

 for (; ;)

 

{

 

nRet = select(0, &readfds, NULL, NULL, NULL);

 

// 判断监听套接字是否可读

 

if (FD_ISSET(listensock, &readfds))

 

{

 

     clientsock = accept(listensock, NULL, NULL);

 

     // 将客户套接字放到套接字数组中

 

     if  (!InsertSock(clientsockarray, clientsock))

 

     {

 

          printf("客户端超过了63个,此次连接被拒绝./n");

 

          closesocket(clientsock);

 

          continue;

 

      } 

 

 }

 

  

 

 // 逐个处理处于待决状态的套接字

 

 for (nIndex = 0; nIndex < FD_SETSIZE - 1; nIndex++)

 

{

 

      if  (FD_ISSET(clientsockarray[nIndex], &readfds))

 

      {

 

           nRet = recv(clientsockarray[nIndex], buff, sizeof(buff), 0);

 

           if (nRet = = 0 || nRet = = SOCKET_ERROR)

 

           {

 

                closesocket(clientsockarray[nIndex]);

 

              clientsockarray[nIndex] = INVALID_SOCKET;

 

              continue;    // 继续处理套接字句柄数组中的其它套接字

 

           }

 

           // 将接受到的数据进行处理,此处只将其输出

 

           printf("%s/n", buff);

 

       }

 

    }

 

 

 

    // 初始化套接字集合

 

    FD_ZERO(&readfds);

 

    FD_SET(listensock, &readfds);

 

    // 将所有有效的套接字句柄加入到套接字句柄数组中

 

    for (nIndex = 0; nIndex < FD_SETSIZE - 1; nIndex++)

 

    {

 

if (clientsockarray[nIndex] != INVALID_SOCKET)

 

       FD_SET(clientsockarray[nIndex], &readfds);

 

    }

 

}

 

 

 

BOOL InsertSock(SOCKET* pSock, SOCKET sock)

 

{

 

     for  (int nIndex = 0; nIndex < FD_SETSIZE – 1; nIndex++)

 

     {

                   if  (pSock[nIndex] = = INVALID_SOCKET)

 

         {

 

             pSock[nIndex] = sock;

 

             break;

 

         }

 

     }

 

 

 

     if  (nIndex = = FD_SETSIZE – 1)

 

         return FALSE;

 

   

 

     return TRUE;

 

}

 

 

 

    上面只是给简要的代码，有的辅助函数也没有给出。用select支持多Client是比较方便的，在一个线程中可支持63个；可以采用多线程支持更大数量的Client。

 

4.    效率的讨论

 

4.1 对套接字数组扫描的效率问题

 

  在上面的程序中，存在多处对套接字句柄的扫描处理，这个肯定会影响效率。不知道各位朋友是怎么处理这个问题的。

 

4.2 对客户端实时响应问题

 

上面的程序处理待决的套接字的时候，是逐个处理的，如果响应某个Client的时间长到一定程度的话，肯定会影响对其它客户端的响应。我的解决方法是当这个套接字处于可读的待决状态的话，产生一个子线程去处理------接收数据和处理数据。这样主线程继续自己的工作，其它Client可以得及时的响应；当然当有大量的Client请求时，对线程的控制会成为一个新问题。

 

在UNIX/LINUX下做一个支持大量Client的Server的话，本人还是最先选择select这种I/O模型，这是因为我还不知道LINUX还有哪些更好的I/O模型。WinNT的话，还有CompletionPort和Overlapped，特别对于有大数据量传送，同时只有少量的Client时，Overlapped可以发挥相当大的作用。各位朋友请给出使用select的好方法