I/O多路转接之select——基于TCP协议
2016-05-28 14:23
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关于select的基础知识
a. select是系统提供的多路复用输入输出模型。它是用来监视多个文件句柄的状态变化。
b. 程序会停在select等，直到被监视的文件句柄至少有一个发生了状态改变。
c. 文件句柄是整数。例如：我们最熟悉的句柄是0、1、2，0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误输出。0、1、2对应的FILE *结构的表示是stdin、stdout、stderr。
2. 函数
（1）select()
a. 参数
nfds:需要监视的最大文件描述符值加1；
readfds：select监视的可读文件句柄集合。
writefds: select监视的可写文件句柄集合。
exceptfds：select监视的异常文件句柄集合。
timeout：是struct timeval结构用于描述一段时间长度。用来设置select()的等待时间，其结构定义如下：
如果参数timeout设为：
NULL：select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件。
0：select将以非阻塞方式等，即检测描述符集的状态后立即返回，并不等待外部事件的发生。
大于0的值：
如果在指定的时间段里没有事件发生，select将超时返回0。
当readfds或writefds中映象的文件可读或可写或超时，本次select()结束返回。程序员利用一组系统提供的宏在select()结束时便可判断哪一文件可读或可写。
（见/usr/sys/select.h，可精确至百万分之一秒！）★除第一个外，所有参数既是输入型参数又是输出型参数。
b.返回值成功则返回文件描述词状态已改变的数目；
有错误返回-1；
超过timeout时间，返回0。
(2)几行相关的宏解释如下：
3.代码实现
修正版：
a. select是系统提供的多路复用输入输出模型。它是用来监视多个文件句柄的状态变化。
b. 程序会停在select等，直到被监视的文件句柄至少有一个发生了状态改变。
c. 文件句柄是整数。例如：我们最熟悉的句柄是0、1、2，0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误输出。0、1、2对应的FILE *结构的表示是stdin、stdout、stderr。
2. 函数
（1）select()
a. 参数
nfds:需要监视的最大文件描述符值加1；
readfds：select监视的可读文件句柄集合。
writefds: select监视的可写文件句柄集合。
exceptfds：select监视的异常文件句柄集合。
timeout：是struct timeval结构用于描述一段时间长度。用来设置select()的等待时间，其结构定义如下：
如果参数timeout设为：
NULL：select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件。
0：select将以非阻塞方式等，即检测描述符集的状态后立即返回，并不等待外部事件的发生。
大于0的值：
如果在指定的时间段里没有事件发生，select将超时返回0。
当readfds或writefds中映象的文件可读或可写或超时，本次select()结束返回。程序员利用一组系统提供的宏在select()结束时便可判断哪一文件可读或可写。
（见/usr/sys/select.h，可精确至百万分之一秒！）★除第一个外，所有参数既是输入型参数又是输出型参数。
b.返回值成功则返回文件描述词状态已改变的数目；
有错误返回-1；
超过timeout时间，返回0。
(2)几行相关的宏解释如下：
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //清除文件句柄fd与set的联系。 int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); //检查set联系的文件句柄fd是否可读写，当>0表示可读写。 void FD_SET(int fd, fd_set *set); //建立文件句柄fd与set的联系。 void FD_ZERO(fd_set *set); //清空set与所有文件句柄的联系。（关于fd_set及相关宏的定义见/usr/include/sys/types.h）
3.代码实现
//select_server.c
1 #include<stdio.h>
2 #include<stdlib.h>
3 #include<assert.h>
4 #include<sys/select.h>
5 #include<sys/types.h>
6 #include<sys/socket.h>
7 #include<arpa/inet.h>
8 #include<netinet/in.h>
9
10 #define _BACKLOG_ 5
11 //将待处理的文件句柄保存放到select监控集中的fd
12 int fds[64];
13
14 static void usage(const char* proc)
15 {
16 printf("usage:%s [ip] [port]\n",proc);
17 }
18 static int startup(char* ip,int port)
19 {
20 assert(ip);
21 //创建socket
22 int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
23 if(sock<0)
24 {
25 perror("socket");
26 exit(1);
27 }
28
28 //设置本地server端网络地址信息
29 struct sockaddr_in local;
30 local.sin_family=AF_INET;
31 local.sin_port=htons(port);
32 local.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip);
33 //绑定
34 if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0)
35 {
36 perror("bind");
37 exit(2);
38 }
39 //监听
40 if(listen(sock,_BACKLOG_)<0)
41 {
42 perror("listen");
43 exit(3);
44 }
45 return sock;
46 }
47 int main(int argc,char*argv[])
48 {
49 if(argc!=3)
50 {
51 usage(argv[0]);
52 exit(1);
53 }
54
55 char* ip=argv[1];
56 int port=atoi(argv[2]);
57 //获取socket
58 int listen_sock=startup(ip,port);
59
60 int done=0;
61 int new_sock=-1;
62 struct sockaddr_in client;//创建网络地址信息结构体用于保存对端信息
63 socklen_t len=sizeof(client);
64
65 int max_fd;//最大文件描述符
66 fd_set _reads;//可读文件句柄集合
67 fd_set _writes;//可写文件句柄集合
68
69 int i=0;
70 int fds_num=sizeof(fds)/sizeof(fds[0]);
71 for(;i<fds_num;++i)//初始化发fds
72 {
73 fds[i]=-1;
74 }
75 fds[0]=listen_sock;//将fds的第一个元素设为监听套接字
76 max_fd=fds[0];//最大文件描述符设为fds第一个元素
77
78 while(!done)
79 {
80 FD_ZERO(&_reads);//清空_reads与所有文件句柄的联系。
81 FD_ZERO(&_writes);//清空_writes与所有文件句柄的联系。
82 FD_SET(listen_sock,&_reads);建立文件句柄lisen_sock与_reads的联系
83 struct timeval _timeout={5,0};//设定超时时间
84 for(i=1;i<fds_num;++i)//循环fds（加fd，取maxfd)
85 {
86 if(fds[i]>0)
87 {
88 FD_SET(fds[i],&_reads);
89 if(fds[i]>max_fd)
90 {
91 max_fd=fds[i];
92 }
93 }
94 }
95 switch(select(max_fd+1,&_reads,&_writes,NULL,NULL))
96 {
97 case 0:
98 //超时
99 printf("timeout\n");
100 break;
101 case -1://出错
102 perror("select");
103 break;
104 default://至少有一个IO事件已经就绪
105 {
106 i=0;
107 for(;i<fds_num;++i)
108 {
109 if(fds[i]==listen_sock&&FD_ISSET(fds[i],&_reads))
110 {
111 //listen socket is ready!
112 new_sock=accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client,&len);
113 if(new_sock<0)
114 {
115 perror("accept");
116 continue;
117 }
118 printf("get a new connect...%d\n",new_sock);
119 for(i=0;i<fds_num;++i)//将新的连接请求加入到fds
120 {
121 if(fds[i]==-1)
122 {
123 fds[i]=new_sock;
124 break;
125 }
126 }
127 if(i==fds_num)//如果i等于fds数组的大小，关掉new_sock
128 {
129 close(new_sock);
130 }
131 }
132 //别的文件句柄
133 else if(fds[i]>0 && FD_ISSET(fds[i],&_reads))
134 {
135 char buf[1024];
136 ssize_t _s=read(fds[i],buf,sizeof(buf)-1);
137 if(_s>0)
138 {
139 //read sucess
140 buf[_s]='\0';
141 printf("client:%s\n",buf);
142 }
143 else if(_s==0)
144 {
145 //client shutdown
146 printf("client shutdown...\n");
147 close(fds[i]);
148 fds[i]=-1;
149 }
150 else
151 {
152 perror("read");
153 }
154 }
155 //normal socket
156 else
157 {}
158 }
159 }
160 break;
161 }
162 }
163 return 0;
164 }
//select_client.c
1 #include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<sys/select.h>
4 int main()
5 {
6 int std_in=0;
7
8 int max_fd=std_in;
9 struct timeval _timeout={5,0};
10
11 fd_set _reads;
12
13 FD_ZERO(&_reads);
14 FD_SET(std_in,&_reads);
15
16 int done=0;
17 while(!done)
18 {
19 //set timeout
20 _timeout.tv_sec=5;
21 _timeout.tv_usec=0;
22
23 switch(select(max_fd+1,&_reads,NULL,NULL,&_timeout))
24 {
25 case -1:
26 //error
27 perror("select");
28 break;
29 case 0:
30 printf("select timeout...\n");
31 break;
32 default:
33 {
34 if(FD_ISSET(std_in,&_reads))
35 {
36 //read event ready
37 char buf[1024];
38 memset(buf,'\0',sizeof(buf));
39 ssize_t _s = read(std_in,buf,sizeof(buf)-1);
40 if(_s>0)
41 {
42 buf[_s]='\0';
43 if(strncmp(buf,"quit",4)==0)
44 {
45 done=1;
46 continue;
47 }
48 printf("echo:%s\n",buf);
49 }
50 }
51 }
52 break;
53 }
54 }
55 return 0;
56 }
//makefile
1 .PHONY:all
2 all:select_server select_client
3 select_server:select_server.c
4 gcc -o $@ $^
5 select_client:select_client.c
6 gcc -o $@ $^
7 .PHONY:clean
8 clean:
9 rm -f select_server select_client
//start.sh
1 #!/bin/bash
2
3 service iptables stop
4 ./select_server 192.168.163.128 8080输出结果：修正版：
//select_client.c
1 #include<stdio.h>
2 #include<stdlib.h>
3 #include<string.h>
4 #include<sys/select.h>
5 #include<sys/socket.h>
6 #include<netinet/in.h>
7 #include<unistd.h>
8
9 void usage(const char* proc)
10 {
11 printf("%s [ip] [port]\n",proc);
12 exit(1);
13 }
14 int main(int argc,char* argv[])
15 {
16 if(argc!=3)
17 {
18 usage(argv[0]);
19 exit(1);
20 }
21 int server_ip=inet_addr(argv[1]);
22 int server_port=atoi(argv[2]);
23
24 int client_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
25 if(client_sock<0)
26 {
27 perror("socket");
28 exit(2);
29 }
30 struct sockaddr_in server;
31 server.sin_family=AF_INET;
32 server.sin_addr.s_addr=server_ip;
33 server.sin_port=htons(server_port);
34
35 if(connect(client_sock,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server))<0)
36 {
37 perror("connect");
38 exit(3);
39 }
40 char buf[1024];
41 while(1)
42 {
43 memset(buf,'\0',sizeof(buf));
44 printf("Please Input: ");
45 fflush(stdout);
46 fgets(buf,sizeof(buf)-1,stdin);
47 if(send(client_sock,buf,sizeof(buf)-1,0)<0)
48 {
49 perror("send");
50 continue;
51 }
52 ssize_t _size=recv(client_sock,buf,sizeof(buf)-1,0);
53 if(_size>0)
54 {
55 buf[_size]='\0';
56 printf("server receive:%s\n",buf);
57 }
58 }
59 return 0;
60 }
//select_server.c
1 #include<stdio.h>
2 #include<stdlib.h>
3 #include<assert.h>
4 #include<sys/select.h>
5 #include<sys/types.h>
6 #include<sys/socket.h>
7 #include<arpa/inet.h>
8 #include<netinet/in.h>
9
10 #define _BACKLOG_ 5
11
12 int fds[64];
13
14 static void usage(const char* proc)
15 {
16 printf("usage:%s [ip] [port]\n",proc);
17 }
18 static int startup(char* ip,int port)
19 {
20 assert(ip);
21 //
22 int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
23 if(sock<0)
24 {
25 perror("socket");
26 exit(1);
27 }
28 //
29 struct sockaddr_in local;
30 local.sin_family=AF_INET;
31 local.sin_port=htons(port);
32 local.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip);
33 //
34 if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0)
35 {
36 perror("bind");
37 exit(2);
38 }
39 //
40 if(listen(sock,_BACKLOG_)<0)
41 {
42 perror("listen");
43 exit(3);
44 }
45 return sock;
46 }
47 int main(int argc,char*argv[])
48 {
49 if(argc!=3)
50 {
51 usage(argv[0]);
52 exit(1);
53 }
54
55 char* ip=argv[1];
56 int port=atoi(argv[2]);
57
58 int listen_sock=startup(ip,port);
59
60 int done=0;
61 int new_sock=-1;
62 struct sockaddr_in client;
63 socklen_t len=sizeof(client);
64
65 int max_fd;
66 fd_set _reads;
67 fd_set _writes;
68
69 int i=0;
70 int fds_num=sizeof(fds)/sizeof(fds[0]);
71 for(;i<fds_num;++i)
72 {
73 fds[i]=-1;
74 }
75 fds[0]=listen_sock;
76 max_fd=fds[0];
77
78 while(!done)
79 {
80 FD_ZERO(&_reads);
81 FD_ZERO(&_writes);
82 FD_SET(listen_sock,&_reads);
83 struct timeval _timeout={5,0};
84 for(i=1;i<fds_num;++i)
85 {
86 if(fds[i]>0)
87 {
88 FD_SET(fds[i],&_reads);
89 FD_SET(fds[i],&_writes);
90 if(fds[i]>max_fd)
91 {
92 max_fd=fds[i];
93 }
94 }
95 }
96 switch(select(max_fd+1,&_reads,&_writes,NULL,&_timeout))
97 {
98 case 0:
99 //timeout
100 printf("timeout...\n");
101 break;
102 case -1:
103 perror("select");
104 break;
105 default:
106 {
107 i=0;
108 for(;i<fds_num;++i)
109 {
110 if(fds[i]==listen_sock&&FD_ISSET(fds[i],&_reads))
111 {
112 //listen socket is ready!
113 new_sock=accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client,&len);
114 if(new_sock<0)
115 {
116 perror("accept");
117 continue;
118 }
119 char* client_ip=inet_ntoa(client.sin_addr);
120 int client_port=ntohs(client.sin_port);
121 printf("get a new connect...[ip]:%s [port]:%d\n",client_ip,client_port);
122 for(i=0;i<fds_num;++i)
123 {
124 if(fds[i]==-1)
125 {
126 fds[i]=new_sock;
127 break;
128 }
129 }
130 if(i==fds_num)
131 {
132 close(new_sock);
133 }
134 }
135 //listen socket
136 else if(fds[i]>0 && FD_ISSET(fds[i],&_reads))
137 {
138 char buf[1024];
139 ssize_t _s=read(fds[i],buf,sizeof(buf)-1);
140 if(_s>0)
141 {
142 //read sucess
143 buf[_s]='\0';
144 printf("client:%s",buf);
145 if(FD_ISSET(fds[i],&_writes));
146 {
147 _s=write(fds[i],buf,sizeof(buf)-1);
148 if(_s>0)
149 {
150 //write sucess
151 // buf[_s]='\0';
152 // printf("server:%s\n",buf);
153 }
154 else if(_s<0)
155 {
156 perror("write");
157 exit(1);
158 }
159 else
160 {
161 printf("can not write back...\n");
162 }
163 }
164 }
165 else if(_s==0)
166 {
167 //client shutdown
168 printf("client shutdown...\n");
169 close(fds[i]);
170 fds[i]=-1;
171 }
172 else
173 {
174 perror("read");
175 }
176 }
177 //normal socket
178 else
179 {}
180 }
181 }
182 break;
183 }
184 }
185 return 0;
186 }输出结果：
内容来自用户分享和网络整理，不保证内容的准确性，如有侵权内容，可联系管理员处理 
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