【Linux】多路 IO转接服务器 — select

最新推荐文章于 2024-11-03 15:09:00 发布

原创最新推荐文章于 2024-11-03 15:09:00 发布 · 568 阅读

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本文介绍了多路IO转接服务器的基本概念，并详细探讨了select方法的原理与应用。通过具体的服务器端和客户端代码示例，展示了如何使用select来监控多个客户端连接。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

多路IO转接服务器也叫做多任务IO服务器。该类服务器实现的主旨思想是，不再由应用程序自己监视客户端连接，取而代之由内核替应用程序监视文件。

主要使用的方法有三种：

(1)、select

(2)、poll

(3)、epoll

今天在这里复习总结 select，希望能对大家有所帮助。

select

1、select 能够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。

2、解决 1024 以下客户端时，select 是很适合的，但如果连接客户端过多的话，select 采用的是轮询模型，会大大降低服务器响应效率。

3、select

         #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);

	           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种情况
						1.NULL，永远等下去
						2.设置timeval，等待固定时间
						3.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 */
			};
		void FD_CLR(int fd, fd_set *set); 	//把文件描述符集合里fd清0
		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

pselect

pselect原型如下：

	#include <sys/select.h>
			int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
					      fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,
			                      const sigset_t *sigmask);
	struct timespec {
		long tv_sec; /* seconds */
		long tv_nsec; /* nanoseconds */
	};
	用sigmask替代当前进程的阻塞信号集，调用返回后还原原有阻塞信号集

server：

/*
    多路 IO 转接服务器 select 模型  服务端
*/

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/time.h>
#include<string.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<ctype.h>
#include<stdlib.h>


#include"wrap.h"

#define SERV_PORT 6666


int main(int argc,char *argv[])
{
    int i,j,n,maxi;
    int nready,client[FD_SETSIZE];              // 自定义数组 client,防止遍历 1024 个文件描述符  FD_SETSIZE  默认为 1024
    int maxfd,listefd,connfd,sockfd;
    char buf[BUFSIZ],str[INET_ADDRSTRLEN];      // #define INET_ADDRSTRLEN 16
    socklen_t clie_addr_len;

    struct sockaddr_in clie_addr,serv_addr;
    fd_set  rset,allset;                        // rset 读事件文件描述符集合   allset 用来暂存

    listefd = Socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    
    int opt = 1; 
    setsockopt(listefd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));        // 设置端口复用

    bzero(&serv_addr,sizeof(serv_addr));        // 清空 serv_addr 的数据结构

    // 初始化 serv_addr

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);       // 设置获取主机上任何一块网卡的ip信息

    Bind(listefd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(serv_addr));
    Listen(listefd,128);

    maxfd = listefd;            // 起初 listefd 为最大文件描述符
    maxi = -1;                  // 将来用作 client[] 的下标，初始位置指向 0 个元素位置之前的下标位置

    for(i=0;i<FD_SETSIZE;i++)
        client[i] = -1;         // 用 -1 来初始化 client[]

    FD_ZERO(&allset);           
    FD_SET(listefd,&allset);    // 构造 select 监控文件描述符集
    

    while(1)
    {
        rset = allset;          // 每次循环时都重新设置 select 监控文件描述符集

        nready = select(maxfd+1,&rset,NULL,NULL,NULL);
        if( nready<0 )
            perr_exit("select error");

        if(FD_ISSET(listefd,&rset))         // 说明有新的客户端连接请求
        {
            clie_addr_len = sizeof(clie_addr); 
            connfd = Accept(listefd,(struct sockaddr*)&clie_addr,&clie_addr_len);        // Accept 不会阻塞
            printf("received from %s at PORT %d\n",
                    inet_ntop(AF_INET,&clie_addr.sin_addr.s_addr,str,sizeof(str)),
                    ntohs(clie_addr.sin_port));
       
            for(i=0;i<FD_SETSIZE;i++)
            {
                if(client[i]<0)                  // 找到 client[] 中没有使用的位置
                {
                   client[i] = connfd;           // 保存 accept 的返回值到 client[] 中 
                   break;
                }
            
            }

            if(i == FD_SETSIZE )                // 达到 select 监控文件描述符的上限个数 1024
            {
                fputs("too many client!\n",stderr);
                exit(1);
            }

            FD_SET(connfd,&allset);             // 向文件描述符集合中添加新的文件描述符 connfd

            if( connfd > maxfd )                // 找到 select 的第一个参数，即最大文件描述符
                maxfd = connfd;     
            
            if(i>maxi)                          // 保证 maxi 总是 client[]  最后一个元素下标
                maxi = i;

            if(--nready == 0 )
                continue;

        }
        
        for(i=0;i<=maxi;i++)                    // 检测那个客户端有数据就绪
        {
            if((sockfd = client[i])<0)          
                continue;
            if(FD_ISSET(sockfd,&rset))
            {
                if(( n = Read(sockfd,buf,sizeof(buf))) == 0 )       // 当 client 关闭连接时，服务器端也关闭对应的连接
                {
                    Close(sockfd);
                    FD_CLR(sockfd,&allset);     // 解除 select 对此文件描述符的监控
                    client[i] = -1; 
                }
                else if(n>0)
                {
                    for(j=0;j<n;j++)
                        buf[j] = toupper(buf[j]);
                    Write(sockfd,buf,n);
                    Write(STDOUT_FILENO,buf,n);
                }
                if(--nready == 0 )              // 跳出 for,但还在 while 中
                    break;  
            }
        
        }
    }
    
    Close(listefd);                 // 关闭 listefd 文件描述符
    return 0;
}

client：

/*
    多路 IO 转接服务器 select 模型  客户端
*/

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>

#include"wrap.h"

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666

int main(int argc,char *argv[])
{
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char buf[MAXLINE];
    int sockfd,n;
    
    if( argc < 2 )
        printf("./client IP\n");
            
    sockfd = Socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

    bzero(&serv_addr,sizeof(serv_addr));

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET,argv[1],&serv_addr.sin_addr.s_addr);

    Connect(sockfd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(serv_addr));
    printf("-------------------connect ok-----------------------\n");
    while(fgets(buf,MAXLINE,stdin) != NULL )
    {
        Write(sockfd,buf,strlen(buf)); 
        n = Read(sockfd,buf,MAXLINE); 
        if( n == 0 )
        {
            printf(" other side has been closed.\n");
            break;
        } 
        else
            Write(STDOUT_FILENO,buf,n);
    }
    
    Close(sockfd);

    return 0;
}