基于I/O复用的服务器端
复用技术在服务器端的应用
多进程服务器端模型：(一个进程对应一个客户端)
在模型中引入复用技术，减少进程数。无论连接多少客户端，提供服务的进程只有1个。
理解select函数并实现服务器端
select函数的功能和调用顺序
select函数调用过程：
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。监视文件描述符可以视为监视套接字。
将要监视的文件描述符集中到一起。集中时也要按照监视项(接收,传输,异常)进行区分,将3种监视项分为3类
使用fd_set数组变量执行此项操作，数组是存有0和1的位数组。
位设置为1表示该文件描述符是监视对象。
在fd_set变量中注册或更改值的操作都由下列宏完成:
FD_ISSET用于验证select函数的调用结果
设置检查(监视)范围及超时
select函数验证3种监视项的变化情况。根据监视项声明3个fd_set型变量，分别向其注册文件描述符信息，并把变量的地址值传递到上述函数的第二到第四个参数。
文件描述符的监视范围是？
答：文件描述符的监视范围与select函数的第一个参数有关。sekect函数要求通过第一个参数传递监视对象 文件描述符的对象。
如何设定select函数的超时时间？
答：select函数的超时时间与select函数的最后一个参数有关。其中timeval结构体定义如下:
struct timeval
{
long tv_sec; //seconds秒
long tv_usec; //microseconds毫秒
}
调用select函数后查看结果
调用select函数时，除发生变化的文件描述符对应位外，剩下的所有位将初始化为0。因此，只要调用select函数后，值仍为1的位置上的文件描述符发生了变化。
select函数返回大于0的整数，说明相应数量的文件描述符发生变化。
//提示：文件描述符变化是指监视的文件描述符中发生了相应的监视事件。例如：通过select的第二个参数传递的集合中存在需要读数据的描述符时，就意味着文件描述符发生变化。
select函数调用示例
/* select函数调用示例 */
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/time.h>
#include<sys/select.h>
#define BUF_SIZE 30
int main(int argc, char *argv[])
{
fd_set reads, temps;
int result, str_len;
char buf[BUF_SIZE];
struct timeval timeout;
FD_ZERO(&reads);
FD_SET(0,&reads); //在reads中将文件描述符0对应的位设置为1,表示需要监视标准输入的变化
/*
* timeout.tv_sec = 5;
* timeout.tv_usec = 5000;
*/
while(1)
{
temps = reads;
/*
将reads的内容复制到temps中，因为调用select函数,除发生变化的文件描述符对应位外,
剩下的所有位将初始化为0.因此为了记住初始值,必须经过这种复制过程。
*/
timeout.tv_sec = 5;
timeout.tv_usec = 0; //每次调用select函数前都要初始化timeval结构体变量
result = select(1,&temps,0,0,&timeout); //如果控制台输入数据,则返回大于0的整数
if (result == -1)
{
puts("select() error!");
break;
}
else if(result == 0)
{
puts("Time-out!"); //超时
}
else //文件描述符发生了变化
{
if(FD_ISSET(0,&temps)) //验证发生变化的文件描述符是否为标准输入。
{
str_len = read(0,buf,BUF_SIZE);
buf[str_len] = 0;
printf("message from console: %s",buf);
}
}
}
return 0;
}
运行结果：
设置的超时时间为5秒，若5秒标准输入没有变化，则超时。
实现I/O复用服务器端
示例：基于I/O复用的回声服务器端
#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 *message);
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);
}
serv_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0); //serv_sock文件描述符的值为3
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]));
if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
error_handling("bind() error!");
if (listen(serv_sock,5) == -1)
error_handling("listen() error!");
FD_ZERO(&reads);
FD_SET(serv_sock, &reads); //注册服务器端套接字信息。接收数据情况的监视对象就包含了服务器套接字
fd_max = serv_sock;
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++) //select返回值fd_num大于0才执行此循环。不然在前面循环就终止
{
if (FD_ISSET(i,&cpy_reads)) //当cpy_reads中的i位置对应的文件描述符发生了变化，则此函数返回真
{
if (i == serv_sock) //若是服务器端套接字描述符改变，则接收连接请求
{
adr_sz = sizeof(clnt_adr);
clnt_sock = accept(serv_sock,(struct sockaddr*)&clnt_adr,&adr_sz); //clnt_sock文件描述符的值为4
FD_SET(clnt_sock,&reads); //注册与客户端连接的套接字文件描述符
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); //清除i对应位的文件描述符信息
close(i);
printf("closed client: %d \n",i);
}
else
{
write(i,buf,str_len); //echo!
}
}
}
}
}
close(serv_sock);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message,stderr);
fputc('\n',stderr);
exit(1);
}
运行结果:
客户端1：
客户端2：
......................（可以连多个客户端，并发服务器）
服务器端:
服务器端输出的数字从4开始，因为此程序中：
标准输入-----------0；
标准输出-----------1；
标准错误-----------2；
serv_sock---------3；
与客户端连接的套接字描述符的值是从4开始，依次递增。