linux网络编程：高并发服务器模型(二) Select

一、概述

• select用来阻塞监听4,5,6,7是否有数据传入，若7这个文件描述符有数据到达，select返回就绪文件描述符个数，若检测到7有数据接收，accept接收客户链接请求，创建一个新的文件描述符。
• select能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
• 解决1024以下客户端时使用select是很合适的，但如果链接客户端过多，select采用的是轮询模型，会大大降低服务器响应效率，不应在select上投入更多精力

1.1 server

#include 
/* According to earlier standards */
#include 
#include 
#include 
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（因为是计数的从0开始），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

/* server.c */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd;
    int nready, client[FD_SETSIZE]; /* FD_SETSIZE 默认为 1024 */
    ssize_t n;
    fd_set rset, allset;
    char buf[MAXLINE];
    char str[INET_ADDRSTRLEN]; /* #define INET_ADDRSTRLEN 16 */
    socklen_t cliaddr_len;
    struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;

    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    listen(listenfd, 20); /* 默认最大128 */

    maxfd = listenfd; /* 初始化 */
    maxi = -1; /* client[]的下标 */
    for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
        client[i] = -1; /* 用-1初始化client[] */
    FD_ZERO(&allset);
    FD_SET(listenfd, &allset); /* 构造select监控文件描述符集 */
    
    for (;;) {
        rset = allset; /* 每次循环时都从新设置select监控信号集 */
        nready = select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL);
        if (nready < 0) {
            perror("select");
            exit(1);
        }
        if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { /* new client connection */

            cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
            connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);

            printf("received from %s at PORT %d\n",inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),ntohs(cliaddr.sin_port));
            
            for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) {
                if (client[i] < 0) {
                    client[i] = connfd; /* 保存accept返回的文件描述符到client[]里 */
                    break;
                }
            }
               
            /* 达到select能监控的文件个数上限 1024 */
            if (i == FD_SETSIZE) {
                fputs("too many clients\n", stderr);
                exit(1);
            }
            FD_SET(connfd, &allset); /* 添加一个新的文件描述符到监控信号集里 */
            if (connfd > maxfd)
                maxfd = connfd; /* select第一个参数需要 */
            if (i > maxi)
                maxi = i; /* 更新client[]最大下标值 */
            if (--nready == 0)
                continue; /* 如果没有更多的就绪文件描述符继续回到上面select阻塞监听,负责处理未
                          处理完的就绪文件描述符 */
        }
        for (i = 0; i <= maxi; i++) { /* 检测哪个clients 有数据就绪 */
            if ((sockfd = client[i]) < 0)
                continue;
            if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) {
                if ((n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) {
                    /* 当client关闭链接时，服务器端也关闭对应链接 */
                    close(sockfd);
                    FD_CLR(sockfd, &allset); /* 解除select监控此文件描述符 */
                    client[i] = -1;
                }
                else {
                    int j;
                    for (j = 0; j < n; j++)
                        buf[j] = toupper(buf[j]);
                    write(sockfd, buf, n);
                }
                if (--nready == 0)
                    break;
            }
        }
    }
    close(listenfd);
    return 0;
}

1.2 client

/* client.c */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000
int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buf[MAXLINE];
    int sockfd, n;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {
        write(sockfd, buf, strlen(buf));
        n = read(sockfd, buf, MAXLINE);
        if (n == 0)
            printf("the other side has been closed.\n");
        else
            write(STDOUT_FILENO, buf, n);
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

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