《TCP/IP网络编程》第12章 I/O复用

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12.1 基于I/O复用的服务器端

1.       多进程服务器端的缺点

    为了构建并发服务器，只要有客户端连接请求就会创建新进程。这的确是实际操作系统中采用的一种方案，但并非十全十美，因为创建进程时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（IPC属于相对复杂的方法）。

2.       理解复用

    “在1个通信频道中传递多个数据（信号）的技术。”

    时（time）分复用技术；

    频（frequency）分复用技术；

3.       复用技术在服务器端的应用

    多进程服务器端：

    采用复用技术的服务器端，无论连接多少客户端，提供服务的进程只有1个：

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方法。

1.       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，监视项称为“事件”（event）：

• 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？

    select函数的调用方法和顺序：

2.       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。此时首先需要将要监视的文件描述符集中到一起。集中时要按照监视项（接收、传输、异常）进行区分，即按照上述3种监视项分成3类。

    使用fd_set结构体变量执行此操作。该数组是存有0和1的位数组。

    最左端的位表示文件描述符0(所在位置)。如果该位设置为1，则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_ZERO(fd_set *fdset)：将fd_set变量的所有位初始化为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fd的信息；
• FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)：从参数fdset指向的变量中清除文件描述符fd的信息；
• FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset)：若参数fdset指向的变量中包含文件描述符fd的信息，则返回“真”；

3.       设置检查（监视）范围及超时

#include
#include
int select(int maxfd,fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set
           *exceptset, conststruct timeval *timeout);
//成功时返回大于0的值，失败时返回-1

    -maxfd：被监听文件描述符个数，通常设置为监听的所有描述符最大值加1，因为文件描述符是从0开始的；

    -readset：将所有关注“是否存在待读取数据”的文件描述符注册到fd_set型变量，并传递其地址值；

    -writeset：将所有关注“是否可传输无阻塞数据”的文件描述符注册到fd_set型变量，并传递其地址值；

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

    -timeout：调用select函数后，为防止陷入无限阻塞的状态，传递超时（time-out）信息；

    返回值：发生错误时返回-1，超时返回时返回0。因发生关注的事件返回时，返回大于0的值，该值是发生事件的文件描述符；

    第一，文件描述符的监视范围与select函数的第一个参数有关，每次新建文件描述符时，其值都会增1；

    第二，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
    long tv_usec; // microsecond
};

    本来select函数只有在监视的文件描述符发生变化时才返回。如果未发生变化，就会进入阻塞状态。指定超时时间就是为了防止这种情况的发生。

4.       调用select函数后查看结果

    select函数调用完成后，向其传递的fd_set变量中将发生变化。原来为1的所有位均变为0，但发生变化的文件描述符对应位除外。

    调用select函数后，结构体timeval的成员tv_sec和tv_usec的值将被替换为超时前剩余时间。