2023年10月1日

select实现服务器并发

#include 

#define ERR_MSG(msg)  do{\
    fprintf(stderr, "__%d__:", __LINE__); \
    perror(msg);\
}while(0)

#define PORT 8888               //端口号，范围1024~49151
#define IP  "192.168.112.115"   //本机IP，ifconfig


int keybord_events(fd_set readfds);
int cliConnect_events(int, struct sockaddr_in*, fd_set *, int *);
int cliRcvSnd_events(int, struct sockaddr_in*, fd_set *, int* );

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //创建流式套接字 socket
    int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sfd < 0)
    {
        ERR_MSG("socket");
        return -1;
    }
    printf("socket create success sfd=%d\n", sfd);

    //允许端口快速的被复用
    int reuse = 1;
    if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) < 0)
    {
        ERR_MSG("setsockopt");
        return -1;
    }
    printf("允许端口快速的被复用成功\n");


    //填充地址信息结构体给bind函数绑定，
    //真实的地址信息结构体根据地址族指定 AF_INET:man 7 ip
    struct sockaddr_in sin;
    sin.sin_family      = AF_INET;      //必须填AF_INET;
    sin.sin_port        = htons(PORT);  //端口号的网络字节序
    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);//本机IP


    //绑定服务器的地址信息---> 必须绑定 bind
    if(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0)
    {
        ERR_MSG("bind");
        return -1;
    }
    printf("bind success\n");


    //将套接字设置为被动监听状态 listen
    if(listen(sfd, 128) < 0)
    {
        ERR_MSG("listen");
        return -1;
    }
    printf("listen success\n");

    //创建一个读集合
    fd_set readfds, tempfds;

    //fd_set 本质上是一个结构体，结构体中有一个整形数组。
    //若不清空，则会存有随机值，可能会随机到有效的，但是不需要监测的文件描述符
    //清空集合
    FD_ZERO(&readfds);

    //将需要监测的文件描述符添加到集合中
    FD_SET(0, &readfds);
    FD_SET(sfd, &readfds);

    int maxfd = sfd;                    //存储最大的文件描述符

    int s_res = -1;
    ssize_t res = -1;
    char buf[128] = "";
    struct sockaddr_in saveCin[1024];   //备份连接成功的客户端的地址信息，用下标来对应文件描述符


    while(1)
    {
        tempfds = readfds;
        //执行IO多路复用函数
        s_res = select(maxfd+1, &tempfds, NULL, NULL, NULL);
        if(s_res < 0)
        {
            ERR_MSG("select");
            return -1;
        }
        else if(0 == s_res)
        {
            printf("time out,,\n");
            break;
        }

        printf("__%d__\n", __LINE__);
        //能运行到当前位置，则代表select函数解除阻塞，即代表集合中有文件描述符准备就绪
        //此时集合中会只剩下产生事件的文件描述符，例如：
        //0号准备就绪，则集合中会只剩下0号
        //sfd准备就绪，则集合中会只剩下sfd
        //0和sfd均准备就绪，则集合中会剩下0和sfd;
        //只需要判断集合中剩下哪个文件描述符，走对应处理函数即可;

        for(int i=0; i<=maxfd; i++)
        {
            if(FD_ISSET(i, &tempfds) == 0)
                continue;

            //能运行到当前位置，则说明i所代表的文件描述符在集合中
            if(0 == i)          //0在集合中
            {
                printf("触发键盘输入事件\n");
                keybord_events(readfds);
            }
            else if(sfd == i)       //sfd在集合中
            {
                printf("触发客户端连接事件\n");
                cliConnect_events(sfd, saveCin, &readfds, &maxfd);
            }
            else
            {
                printf("触发客户端交互事件\n");
                cliRcvSnd_events(i, saveCin, &readfds, &maxfd);
            }
        }

    }


    if(close(sfd) < 0)
    {
        ERR_MSG("close");
        return -1;
    }

    return 0;
}

//键盘输入事件
int keybord_events(fd_set readfds)
{
    char buf[128] = "";
    int sndfd = -1;             //从终端获取一个文件描述符，发送数据给该文件描述符对应的客户端
    bzero(buf, sizeof(buf));

    int res = scanf("%d %s", &sndfd, buf);
    while(getchar() != 10);
    if(res != 2)                //终端输入的数据格式错误
    {
        printf("输入数据的格式错误，：fd string\n");
        return -1;                                                                                                          
    }

    if(sndfd<=2 || FD_ISSET(sndfd, &readfds)==0)        //判断文件描述符的合法性
    {
        printf("非法的文件描述符：sndfd=%d\n", sndfd);
        return -1;
    }

    if(send(sndfd, buf, sizeof(buf), 0) < 0)
    {
        ERR_MSG("send");
        return -1;
    }
    printf("send success\n");


    return 0;
}

//客户端连接事件
int cliConnect_events(int sfd, struct sockaddr_in saveCin[], fd_set *preadfds, int *pmaxfd)
{
    int newfd = -1;
    struct sockaddr_in cin;             //存储客户端的地址信息
    socklen_t addrlen = sizeof(cin);    //真实的地址信息结构体的大小

    newfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen);
    if(newfd < 0)
    {
        ERR_MSG("newfd");
        return -1;
    }
    printf("[%s:%d]客户端连接成功 newfd=%d\n", \
            inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), newfd);
    saveCin[newfd] = cin;                       //将cin另存到newfd对应的下标位置去

    FD_SET(newfd, preadfds);                    //将newfd添加到集合中
    *pmaxfd = *pmaxfd>newfd ? *pmaxfd:newfd;    //更新maxfd

    return 0;
}

//客户端交互事件
int cliRcvSnd_events(int fd, struct sockaddr_in* saveCin, fd_set *preadfds, int* pmaxfd)
{
    char buf[128] = "";
    //清空字符串
    bzero(buf, sizeof(buf));    //memset

    //接收
    ssize_t res = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);
    if(res < 0)
    {
        ERR_MSG("recv");
        return -1;
    }
    else if(0 == res)
    {
        printf("[%s:%d]客户端下线 newfd=%d\n", \
                inet_ntoa(saveCin[fd].sin_addr), ntohs(saveCin[fd].sin_port), fd);

        close(fd);              //关闭文件描述符
        FD_CLR(fd, preadfds);   //将文件描述符从集合中剔除

        //由于剔除的文件描述符可能是最大文件描述符，所以要更新maxfd 
        //从大往小判断，若在集合中，则该文件描述符就是最大的文件描述符
        /*
           for(; *pmaxfd>=0; *pmaxfd--)
           {
           if(FD_ISSET(*pmaxfd, preadfds))
           break;
           }
           */

        while(FD_ISSET(*pmaxfd, preadfds)==0 && (*pmaxfd)-->=0);
        return 0;

    }
    printf("[%s:%d] newfd=%d : %s\n", \
            inet_ntoa(saveCin[fd].sin_addr), ntohs(saveCin[fd].sin_port), fd, buf);

    //发送
    strcat(buf, "*_*");
    if(send(fd, buf, sizeof(buf), 0) < 0)
    {
        ERR_MSG("send");
        return -1;
    }
    printf("send success\n");

    return 0;
}