linux并发服务器模型三、Select linux并发程序设计

常见的linux并发服务器模型 --select多路IO转接服务器

多路IO转接服务器主旨思想不再是像多线程或者多进程那也由应用程序自己去监视客户端的链接以及发送信息，而是有系统内核来监视。主要有三种，select、poll、epoll。本文主要讲解select

select监听的文件描述符个数优先于FD_SETSIZE一般为1024，单纯的改变进程打开的文件描述符个数，不能改变select很坚挺文件个数，主要解决1024以下个客户端。

使用时候需要先准备一个文件描述符表，然后调用select，内核会检测文件描述符表中那个文件描述符文发生IO，该函数就会返回，不然该函数处于阻塞状态，返回时会告诉我们那些文件描述符发生IO。

查看计算机硬件支持的最大文件上限

cat /proc/sys/fs/file-max

API

int select(int nfds,
 fd_set *restrict readfds,
 fd_set *restrict writefds,
 fd_set *restrict errorfds,
 struct timeval *restrict timeout);
nfds: 监控的文件描述符集里最大文件描述符+1，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，阻塞, 但是在select检测到之后会结束阻塞
 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 */
 };
 4.返回值, 返回有几个文件描述符变化了, 但是不知道是哪一个, 需要遍历查找
 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代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#define SERV_PORT 8888
int main(int argc, const char * argv[]) {
 int lfd, cfd; //创建监听 通信文件描述符
 struct sockaddr_in serv_addr, clien_addr;
 // creat socket
 lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 // init server sockaddr
 memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
 serv_addr.sin_family = AF_INET; //地址族, ipv4
 serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //监听本机所有IP
 serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); //设置端口
 
 socklen_t serv_len = sizeof(serv_addr);
 
 int opt = 1;
 // 设置端口复用
 setsockopt(lfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
 
 //绑定端口
 bind(lfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, serv_len);
 
 //设置同时监听的最大个数
 listen(lfd, 64);
 printf("start accept ... \n");
 
 int maxfd = lfd;
 /**
 * 设置最大的文件描述符, 交给系统内核处理, 系统内核发现有客户端连接则会监听到变化
 * 创建要监听的文件描述符表, 但是系统监听时会将没有变化的移除
 * 此时创建一个临时的文件描述符表给系统
 */
 fd_set reads, test;
 
 // init fd_set
 FD_ZERO(&reads);
 FD_SET(lfd, &reads);
 
 while (1) {
 test = reads;
 //将test表交给系统, 系统检测中会修改发生改变的文件描述符
 int ret = select(maxfd+1, &test, NULL, NULL, NULL);
 if (ret == -1) {
 perror("select error");
 exit(1);
 }
 //判断是否有新的客户端连接, 如果存在则证明select检测到了lfd发生改变-有客户端连进来
 if (FD_ISSET(lfd, &test)) {
 socklen_t clien_len = sizeof(clien_addr);
 cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&clien_addr, &clien_len);
 if(cfd == -1) {
 perror("accept error");
 exit(1);
 }
 char ipbuf[128];
 printf("new client link IP: %s, port: %d\n", inet_ntop(AF_INET, &clien_addr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)),
 ntohs(clien_addr.sin_port));
 // cfd放到检测读的集合中
 FD_SET(cfd, &reads);
 // 更新最大的文件描述符
 maxfd = maxfd < cfd ? cfd : maxfd;
 }
 //检测客户端是否有数据到达, 因为系统没有提供变化的, 所以需要遍历
 for(int i = lfd+1; i<=maxfd; ++i) {
 // 判断文件描述符是否在读集合中
 if(FD_ISSET(i, &test)) {
 char buf[1024] = {0};
 int len = (int)recv(i, buf, sizeof(buf), 0);
 if(len == -1) {
 perror("recv error");
 exit(1);
 } else if(len == 0) { // == 0 客户端主动断开了连接
 printf("客户端关闭了连接。。。\n");
 // 从检测读的集合中删除该文件描述符
 FD_CLR(i, &reads);
 close(i);
 } else {
 printf("read buf = %s\n", buf);
 for(int j=0; j<len; ++j) {
 buf[j] = toupper(buf[j]);
 }
 printf("toupper buf == %s\n", buf);
 // 发送数据给客户端
 send(i, buf, strlen(buf)+1, 0);
 }
 }
 }
 }
 return 0;
}