Linux中select实现高性能服务器以及与多进程服务器对比

I/O复用之select模型：

I/O复用使得程序能够同时监听多个文件描述符，但I/O复用本身也是阻塞的，并且当一个或多个文件描述符准备就绪时，如果不采用其他措施，程序只能按顺序处理其中的每个文件描述符。如果要使程序能够并行运行，只能使用多进程或多线程的方式。

Linux中I/O复用系统调用主要有select和poll还有epoll三种，这篇博客主要讨论的是select

select函数API：



select的参数中第一个是nfds是所有监听的文件描述符的个数+1；

第二个参数是readfds是要进行读操作的文件描述符集，第三个是进行写操作的文件描述符的集合，第四个是错误的文件描述符集，第四个参数timeout是一个结构体，结构体的内容如下：



如果是把结构体中的两个变量都设置为0，那么select立即返回，如果把timeout设置为NULL那么select一直阻塞到知道一某个文件描述符准备就绪。

select的返回值：

select成功后返回值为准备就绪的文件描述符的个数，如果返回值是0的话就说明等待超时，返回值为负值就说明select执行失败。

select实现高性能服务器代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/select.h>
#include<sys/time.h>
int array_fds[1024];
static void usage(char* proc)
{
printf("usage:%s [ip][port]",proc);
}
ssize_t startup(char* ip,int port)
{
ssize_t sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sock<0)
{
perror("socket");
exit(2);
}
int flag=1;
setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&flag,sizeof(flag));
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(port);
server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip);
if(bind(sock,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr))<0)
{
perror("bind");
exit(3);
}
if(listen(sock,10)<0)
{
perror("listen");
exit(4);
}
return sock;
}
int main(int argc,char* argv[])
{
if(argc!=3)
{
usage(argv[0]);
exit(1);
}
int listen_sock=startup(argv[1],atoi(argv[2]));
fd_set rfds;
fd_set wfds;
int maxfd=0;
int array_size=sizeof(array_fds)/sizeof(array_fds[0]);
array_fds[0]=listen_sock;
int i=1;
for(;i<array_size;++i)
{
array_fds[i]=-1;
}
while(1)
{
struct timeval _timeout={2,0};
FD_ZERO(&rfds);
maxfd=-1;
for(i=0;i<array_size;++i)
{
if(array_fds[i]>0)
{
FD_SET(array_fds[i],&rfds);
FD_SET(array_fds[i],&wfds);
if(array_fds[i]>maxfd)
{
maxfd=array_fds[i];
}
}
}
switch(select(maxfd+1,&rfds,&wfds,NULL,NULL))
{
case 0:
printf("timeout...");
break;
case -1:
perror("select");
break;
default:
{
int j=0;
for(;j<array_size;++j)
{
if(array_fds[j]<0)
{
continue;
}
if(j==0&&FD_ISSET(array_fds[j],&rfds))
{
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t len=sizeof(client_addr);
int new_sock=accept(array_fds[j],(struct sockaddr*)&client_addr,&len);
if(new_sock<0)
{
perror("accept");
exit(5);
}
//printf("get new connect:(%s:%d)",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),ntohs(client_addr.sin_port));
int k=1;
for(;k<array_size;k++)
{
if(array_fds[k]<0)
{
array_fds[k]=new_sock;
break;
}
else if(k==array_size)
{
close(new_sock);
}
else
{
continue;
}
}
}
if(j!=0&&FD_ISSET(array_fds[j],&rfds))
{
char buff[1024];
memset(buff,0,sizeof(buff)/sizeof(buff[0]));
int s=read(array_fds[j],buff,sizeof(buff));
if(s>0)
{
buff[s]='\0';
printf("client say:%s",buff);
if(j!=0&&FD_ISSET(array_fds[j],&wfds))
{
write(array_fds[j],buff,strlen(buff));
}
/*if(j!=0&&FD_ISSET(array_fds[j],&wfds))
{
write(array_fds[j],buff,strlen(buff));
close(array_fds[j]);
array_fds[j]=-1;
//留着写write
}
*/
}
else if(s==0)
{
printf("client quit!\n");
fflush(stdout);
close(array_fds[j]);
array_fds[j]=-1;//write就在这修改一下

/*if(!FD_ISSET(array_fds[j],&wfds))
{
close(array_fds[j]);
array_fds[j]=-1;
}*/
}
else
{
perror("read");
close(array_fds[j]);
array_fds[j]=-1;//write就在这修改一下
}
}
}
break;
}
}

}
return 0;
}

和多进程服务器相比select服务器的优点：

可以同时检测多个文件描述符，相比之下还是效率较高

缺点：

一、能检测的文件描述符是有限的，Linux中默认是1024个，对于大一点的服务器就都不够用了。

二、每一次都需要在内核态把文件描述符遍历一边，如果文件描述符很多，那么这个开销是巨大的。

三、每一次都要把文件描述符集从用户态拷到内核态，这个开销也是很大的。

client客户端，使用dup/dup2进行网络输出重定向

相关API：



dup函数参数是一个文件描述符，返回值是该文件描述符的一份备份。

换句话说就是两个文件描述符都指向同一个文件，通过这两个文件描述符都可以访同一个同一个文件。

dup2的参数是一个旧的文件描述符和一个新的文件描述符，就是把新的描述符修改指向，让第二个文件描述符指向第一个文件描述符指向的文件。

代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/stat.h>
static void usage(char* proc)
{
printf("usage:%s[server ip][server port]",proc);
}
int main(int argc,char*argv[])
{
if(argc!=3)
{
usage(argv[0]);
exit(1);
}
int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sock<0)
{
perror("socket");
exit(2);
}
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
if(connect(sock,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr)))
{
perror("connect");
exit(3);
}
int oldfd=dup(STDOUT_FILENO);
char buff[1024];
while(1)
{
printf("Enter Please:");
fflush(stdout);
dup2(sock,STDOUT_FILENO);
int s=read(0,buff,sizeof(buff)-1);
if(s>0)
{
if(buff[0]=='\n')
{
dup2(oldfd,STDOUT_FILENO);
continue;
}
if(strncmp(buff,"quit",4)==0)
{
break;
}
buff[s]=0;
printf("%s",buff);
fflush(stdout);
dup2(oldfd,STDOUT_FILENO);
int _s=read(sock,buff,sizeof(buff)-1);
if(_s>0)
{
buff[_s]=0;
printf("server echo:#%s",buff);
}
else if(s<=0)
{
continue;
}
}
}
close(sock);
close(oldfd);
return 1;
}

这篇文章就讲到这了，如果有问题，或者文章有错误，请评论，求老司机带路。