网络编程——12. IO复用

讨论并发服务器的第二种实现方法——基于IO复用的服务器端构建。

12.1 基于IO复用的服务器端

多进程服务器端的缺点和解决方法

为构建并发服务器，只要有客户端连接请求就会创建新进程。。
但并非十全十美，这需要大量的运算和内存空间，由于每个进程都具有独立的内存空间，所以相互间的数据交换也要求采用相对复杂的方法。

能不能不创建进程的同时向多个客户端提供服务呢
可以，就IO复用

复用技术在服务器端的应用

IO复用服务器端的进程需要确认（举手）收到数据的套接字，并通过具有的套接字接收数据

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12.2 理解select函数并实现服务器端

运用select函数是最具代表性的实现复用服务器端的方法

select函数的功能和调用顺序

使用select函数时可以将多个文件描述符集中到一起统一监视，项目如下：

• 是否存在套接字接收数据
• 无需阻塞传输数据的套接字有哪些
• 哪些套接字发生了异常

步骤：

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。
此时首先需将要监视的文件描述符集中到一起，集中时也要按监视项（接收、传输和异常）进行区分，将3种监视分3类。
使用存有0和1的位数组来执行此操作

如图所示，文件描述符1和3是监视对象，文件描述符0和2不是。

设置检查（监视）范围及超时

使用select函数

监视范围与select函数的第一个参数有关
select函数的超时时间与select函数的最后一个参数有关

调用select函数查看结果

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

select函数调用完后，向其传递的fd_set变量中将发生变化。值仍为1的位置上的文件描述符发生了变化

#include 
#include 
#include 
#include 

#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;
    
    // 初始化fd_set变量
    FD_ZERO(&reads);
    // 将文件描述符0对应的位置1
    FD_SET(0, &reads);	// 0 is standard input
    //timeout.tv_sec = 5;
    //timeout.tv_usec = 5000;
    while(1) {
    	// 赋值是因为调用select函数后，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。
    	// 为了记住初始值，常用这种赋值的方法
        temps = reads;

	// 调用select函数前，每次都需要初始化timeval结构体变量
        timeout.tv_sec = 5;
    	timeout.tv_usec = 0;
    	result = select(1, &temps, 0, 0, &timeout);
    	if(result == 1) {
    	    puts("select() error!");
    	    break;
    	} else if(result == 0) {
    	    puts("timeout");
    	} else {
    	    if(FD_ISSET(0, &temps)) {
    	        str_len = read(0, buf, BUF_SIZE);
    	        buf[str_len] = 0;
    	        printf("message from console : %s", buf);
    	    }
    	}
   }
   return 0;
}

实现IO复用服务器端

#include   
#include   
#include   
#include   
#include   
#include 
#include 
#include   
#include 
#include 
  
#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;  
    struct sockaddr_in clnt_adr;  
    struct timeval timeout;
    char buf[BUF_SIZE];  

    socklen_t adr_sz;  
    fd_set reads,cpy_reads;

    int fd_max,str_len,fd_num,i;
  
    if(argc != 2){  
        printf("Usage : %s \n",argv[0]);  
        exit(1);  
    }  

    serv_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);  
    if(serv_sock == -1){  
        error_handling("socket error");  
    }  
  
    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);
    fd_max = serv_sock;//为什么要用serv_sock作为最大文件描述符，这个地方没看懂

    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
			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 *message){  
  
    fputs(message,stderr);  
    fputs("\n",stderr);  
    exit(1);  
}