linux-socket编程（七）五种IO模型
1. 五种I/O模型
阻塞I/O
当套接口完成连接，可以使用recv函数向系统提出receive请求，来接收数据，这个请求是阻塞的，直到对等方发送数据过来。
非阻塞I/O
使用fcntl函数来将套接字改为非阻塞模式。fcntl(fd, F_SETFL, flag|O_NONBLOCK);这时候recv函数即使没有收到数据，也不会阻塞，会返回一个错误，返回值为-1，错误代码为EWOULDBLOCK。如果还想获取到数据，就再次提出请求。这个很少使用，由于它接受的过程相当于一个循环，对cpu资源的一种浪费，这种循环接收被称之为忙等待。
I/O复用（select和poll）
主要是通过select来实现的，select是用来管理多个文件描述符，当其中的一个或者多个检测到有数据到来，select就返回，这时候在调用recv就不会阻塞了。实际上就是将阻塞的位置提前到了select上。核心思想就是使用select来管理多个文件描述符。
信号驱动I/O
当数据到来，它是以信号的方式来通知应用进程，应用进程要在信号处理程序中去处理接收数据的细节。
异步I/O
这个模型是效率最高的。使用aio_read来实现的。该函数提交一个请求，会递交一个应用层缓存区，即使没有数据到来，该函数也立刻返回，这时候应用进程就可以处理其它的事情达到异步处理的效果。当有数据到达时，就会将数据拷贝到该函数提供的缓存区中，复制完成后，会通过一个信号来通知应用进程的程序来处理数据。数据直接从内核推送到用户的缓存区中。
2.select
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
参数分析：
fd_set *readfds 读集合检测到有数据可读的套接口就会存放在这里。
fd_set *writefds 可写集合
fd_set *exceptfds 异常集合
struct timeval *timeout （超时结构体）超时时间，如果设置为NULL表示必须等到有事件发生才返回，
如果设置了时间，就表示在这个时间范围内如果没有事件发生也会返回，返回事件个数为0。
如果select返回失败返回-1.
int nfds 存放在集合中的描述符的最大值+1,有关文件描述符的含义可以查看https://www.jianshu.com/p/a2df1d402b4d这篇文章。
select函数的作用相当于一个管理者，用来管理多个I/O一旦其中的一个I/O或者多个I/O检测到我们感兴趣的事件，select函数返回，返回值为检测到的事件个数。并且会返回那些I/O发生的事件。这样就可以去遍历这些事件，进而去处理这些事件。该函数的后四个参数都是输入输出参数，会根据实际情况，来修改内部的值。
使用到的函数：
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
作用是将fd这个文件描述符号，从这个set中移除。
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
作用是判定fd该文件描述符，是否在这个集合当中
void FD_SET(int fd,fd_set *set);
作用是将fd添加到集合当中。
void FD_ZERO(fd_set *set);
作用是清空集合使用select改进回射客户端程序
使用select来管理标准输入I/O和套接口I/O
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
struct packet
{
int len;
char buf[1024];
};
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0);
ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{
size_t nleft = count; // 剩余字节数
ssize_t nread;
char *bufp = (char*) buf;
while (nleft > 0)
{
nread = read(fd, bufp, nleft);
if (nread < 0)
{
if (errno == EINTR)
{
continue;
}
return -1;
} else if (nread == 0)
{
return count - nleft;
}
bufp += nread;
nleft -= nread;
}
return count;
}
ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{
size_t nleft = count;
ssize_t nwritten;
char* bufp = (char*)buf;
while (nleft > 0)
{
if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0)
{
if (errno == EINTR)
{
continue;
}
return -1;
}
else if (nwritten == 0)
{
continue;
}
bufp += nwritten;
nleft -= nwritten;
}
return count;
}
ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf, size_t len)
{
while (1)
{
int ret = recv(sockfd, buf, len, MSG_PEEK); // 查看传入消息
if (ret == -1 && errno == EINTR)
{
continue;
}
return ret;
}
}
ssize_t readline(int sockfd, void *buf, size_t maxline)
{
int ret;
int nread;
char *bufp = (char*)buf; // 当前指针位置
int nleft = maxline;
while (1)
{
ret = recv_peek(sockfd, buf, nleft);
if (ret < 0)
{
return ret;
}
else if (ret == 0)
{
return ret;
}
nread = ret;
int i;
for (i = 0; i < nread; i++)
{
if (bufp[i] == '\n')
{
ret = readn(sockfd, bufp, i+1);
if (ret != i+1)
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
return ret;
}
}
if (nread > nleft)
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
nleft -= nread;
ret = readn(sockfd, bufp, nread);
if (ret != nread)
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
bufp += nread;
}
return -1;
}
void ehco_cli(int sockfd)
{
// char recvbuf[1024];
// char sendbuf[1024];
// // struct packet recvbuf;
// // struct packet sendbuf;
// memset(recvbuf, 0, sizeof recvbuf);
// memset(sendbuf, 0, sizeof sendbuf);
// int n = 0;
// while (fgets(sendbuf, sizeof sendbuf, stdin) != NULL) // 键盘输入获取
// {
// writen(sockfd, sendbuf, strlen(sendbuf)); // 写入服务器
//
// int ret = readline(sockfd, recvbuf, sizeof recvbuf); // 服务器读取
// if (ret == -1)
// {
// ERR_EXIT("readline");
// }
// if (ret == 0)
// {
// printf("server close\n");
// break;
// }
//
// fputs(recvbuf, stdout); // 服务器返回数据输出
//
// // 清空
// memset(recvbuf, 0, sizeof recvbuf);
// memset(sendbuf, 0, sizeof sendbuf);
// }
fd_set rset;
FD_ZERO(&rset);
int nready;
int maxfd;
int fd_stdin = fileno(stdin);
if (fd_stdin > sockfd)
{
maxfd = fd_stdin;
} else {
maxfd = sockfd;
}
char sendbuf[1024] = {0};
char recvbuf[1024] = {0};
while (1)
{
FD_SET(fd_stdin, &rset);
FD_SET(sockfd, &rset);
nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);
if (nready == -1)
{
ERR_EXIT("select");
}
if (nready == 0)
{
continue;
}
if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) // sock数据 读取
{
int ret = readline(sockfd, recvbuf, sizeof recvbuf); // 服务器读取
if (ret == -1)
{
ERR_EXIT("readline");
}
if (ret == 0)
{
printf("server close\n");
break;
}
fputs(recvbuf, stdout); // 服务器返回数据输出
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
}
if (FD_ISSET(fd_stdin, &rset))
{
if (fgets(sendbuf, sizeof sendbuf, stdin) == NULL) // 键盘输入获取
{
break;
}
writen(sockfd, sendbuf, strlen(sendbuf)); // 写入服务器
}
}
close(sockfd);
};
void handle_sigchld(int sig)
{
// wait(NULL);
while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
}
int main(int argc, char** argv) {
// signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
signal(SIGCHLD, handle_sigchld);
// 1. 创建套接字
int sockfd;
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) {
ERR_EXIT("socket");
}
// 2. 分配套接字地址
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof servaddr);
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(6666);
// servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
// inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
// 3. 请求链接
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof servaddr) < 0) {
ERR_EXIT("connect");
}
struct sockaddr_in localaddr;
socklen_t addrlen = sizeof localaddr;
if (getsockname(sockfd, (struct sockaddr*)&localaddr, &addrlen) < 0)
{
ERR_EXIT("getsockname");
}
printf("id = %s, ", inet_ntoa(localaddr.sin_addr));
printf("port = %d\n", ntohs(localaddr.sin_port));
// 4. 数据交换
ehco_cli(sockfd);
// 5. 断开连接
close(sockfd);
return 0;
}