一文读懂I/O复用之select

为了构建并发服务器，可以在客户端连接请求时创建新进程处理新的连接，但是这样需要付出极大的运算和内存空间，同时还需要进行ＩＰＣ

一、理解复用

如上图所示

可以将上述问题理解为：某教师中，有10个学生,同时这10个学生对应与10个老师，这样是比较浪费老师的，所以采用下列模式，10个学生和1个老师，老师上课时，学生提问前必须举手，老师确认举手学生的提问后再回答问题。

二、select函数介绍以及使用：

　　select函数调用方法和顺序如下图：

１．设置文件描述符

　　利用select函数可以同时监视多个文件描述符，其实监视文件描述符可以看成监视套接字。因此需要将文件描述符集中到一起。

　　 fd_set数组变量：

设置为０表示要被监视。

fd_set变量中的注册或更改值的操作都由下列宏完成：

FD_ZERO(fd_set *fdset):将fd_set的所有位初始化为０

FD_SET(int fd, fd_set *fdset):在参数fdset指向的变量中注册文件描述符的信息，也就是将fd对应的那一位设置为1

FD_CLR(int fd, fd_set *fdset):清除注册信息

FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset):如果fdset中包含fd的注册信息，返回真

通过上述宏的相关操作就能将套接字注册到ｓｅｌｅｃｔ中：

２．设置监视范围及超时：

　　先简单介绍select函数：

       #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);

       void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
       int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
       void FD_SET(int fd, fd_set *set);
       void FD_ZERO(fd_set *set);

nfds:监视对象文件描述符个数

readfds:将所有关注“是否存在待读数据”的文件描述符注册到fd_set，并传递其地址值

writefds:将所有关注“是否存在待写数据”的文件描述符注册到fd_set，并传递其地址值

exceptfds:将所有关注“是否发生异常”的文件描述符注册到fd_set，并传递其地址值

timeout:超时信息

返回值：错误返回－１，超时返回０，大于０，该值是发生事件的文件描述符数

timeout结构体定义如下：

struct timeou

{

long tv_sec;//秒

long tv_usec; //微秒

}

实现Ｉ/O复用服务器：

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

#define BUF_SIZE 100
void error_handling(char *buf);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int serv_sock, clnt_sock;
	struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
	struct timeval timeout;
	fd_set reads, cpy_reads;

	socklen_t adr_sz;
	int fd_max, str_len, fd_num, i;
	char buf[BUF_SIZE];
	if(argc!=2) {
		printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}
        
        //初始化服务器地址端口
	serv_sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
	serv_adr.sin_family=AF_INET;
	serv_adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
	serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));
	//绑定地址和端口
	if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_adr, sizeof(serv_adr))==-1)
		error_handling("bind() error");
        //设置监听
	if(listen(serv_sock, 5)==-1)
		error_handling("listen() error");
        //初始化fdset
	FD_ZERO(&reads);
	FD_SET(serv_sock, &reads);
	fd_max=serv_sock;
        //在while中无限调用ｓｅｌｅｃｔ
	while(1)
	{
		cpy_reads=reads;
		timeout.tv_sec=5;
		timeout.tv_usec=5000;

		if((fd_num=select(fd_max+1, &cpy_reads, 0, 0, &timeout))==-1)
			break;
		
		if(fd_num==0)
			continue;

		for(i=0; i<fd_max+1; i++)
		{
			if(FD_ISSET(i, &cpy_reads))
			{
				if(i==serv_sock)     // connection request!
				{
					adr_sz=sizeof(clnt_adr);
					clnt_sock=
						accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
					FD_SET(clnt_sock, &reads);
					if(fd_max<clnt_sock)
						fd_max=clnt_sock;
					printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
				}
				else    // read message!
				{
					str_len=read(i, buf, BUF_SIZE);
					if(str_len==0)    // close request!
					{
						FD_CLR(i, &reads);
						close(i);
						printf("closed client: %d \n", i);
					}
					else
					{
						write(i, buf, str_len);    // echo!
					}
				}
			}
		}
	}
	close(serv_sock);
	return 0;
}

void error_handling(char *buf)
{
	fputs(buf, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

一文读懂I/O复用之select

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