【Linux网络编程】并发服务器之select模型

01. 概述

服务器设计技术有很多，按使用的协议来分有 TCP 服务器和 UDP 服务器，按处理方式来分有循环服务器和并发服务器。

循环服务器与并发服务器模型

在网络程序里面，一般来说都是许多客户对应一个服务器（多对一），为了处理客户的请求，对服务端的程序就提出了特殊的要求。

目前最常用的服务器模型

循环服务器：服务器在同一时刻只能响应一个客户端的请求。

并发服务器：服务器在同一时刻可以响应多个客户端的请求。

02. I/O复用技术概述

I/O 复用技术是为了解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术，使进程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调用。它也可用于并发服务器的设计，常用函数 select() 或 epoll() 来实现。

03. select模型服务器实现思路

socket(...); // 创建套接字

bind(...); // 绑定

listen(...); // 监听

while(1)

{

if(select(...) > 0) // 检测监听套接字是否可读

{

if(FD_ISSET(...)>0) // 套接字可读，证明有新客户端连接服务器

{

accpet(...);// 取出已经完成的连接

process(...);// 处理请求，反馈结果

}

}

close(...); // 关闭连接套接字：accept()返回的套接字

}

04. select模型服务器实现

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/types.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <sys/select.h>

#define SERV_PORT 8080

#define LIST 20 //服务器最大接受连接

#define MAX_FD 10 //FD_SET支持描述符数量

int main(int argc, char *argv[])

{

int sockfd;

int err;

int i;

int connfd;

int fd_all[MAX_FD]; //保存所有描述符，用于select调用后，判断哪个可读

//下面两个备份原因是select调用后，会发生变化，再次调用select前，需要重新赋值

fd_set fd_read; //FD_SET数据备份

fd_set fd_select; //用于select

struct timeval timeout; //超时时间备份

struct timeval timeout_select; //用于select

struct sockaddr_in serv_addr; //服务器地址

struct sockaddr_in cli_addr; //客户端地址

socklen_t serv_len;

socklen_t cli_len;

//超时时间设置

timeout.tv_sec = 10;

timeout.tv_usec = 0;

//创建TCP套接字

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(sockfd < 0)

{

perror("fail to socket");

exit(1);

}

// 配置本地地址

memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));

serv_addr.sin_family = AF_INET; // ipv4

serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); // 端口， 8080

serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip

serv_len = sizeof(serv_addr);

// 绑定

err = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, serv_len);

if(err < 0)

{

perror("fail to bind");

exit(1);

}

// 监听

err = listen(sockfd, LIST);

if(err < 0)

{

perror("fail to listen");

exit(1);

}

//初始化fd_all数组

memset(&fd_all, -1, sizeof(fd_all));

fd_all[0] = sockfd; //第一个为监听套接字

FD_ZERO(&fd_read); // 清空

FD_SET(sockfd, &fd_read); //将监听套接字加入fd_read

int maxfd;

maxfd = fd_all[0]; //监听的最大套接字

while(1){

// 每次都需要重新赋值，fd_select，timeout_select每次都会变

fd_select = fd_read;

timeout_select = timeout;

// 检测监听套接字是否可读，没有可读，此函数会阻塞

// 只要有客户连接，或断开连接，select()都会往下执行

err = select(maxfd+1, &fd_select, NULL, NULL, NULL);

//err = select(maxfd+1, &fd_select, NULL, NULL, (struct timeval *)&timeout_select);

if(err < 0)

{

perror("fail to select");

exit(1);

}

if(err == 0){

printf("timeout\n");

}

// 检测监听套接字是否可读

if( FD_ISSET(sockfd, &fd_select) ){//可读，证明有新客户端连接服务器

cli_len = sizeof(cli_addr);

// 取出已经完成的连接

connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &cli_len);

if(connfd < 0)

{

perror("fail to accept");

exit(1);

}

// 打印客户端的 ip 和端口

char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = {0};

inet_ntop(AF_INET, &cli_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);

printf("----------------------------------------------\n");

printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(cli_addr.sin_port));

// 将新连接套接字加入 fd_all 及 fd_read

for(i=0; i < MAX_FD; i++){

if(fd_all[i] != -1){

continue;

}else{

fd_all[i] = connfd;

printf("client fd_all[%d] join\n", i);

break;

}

}

FD_SET(connfd, &fd_read);

if(maxfd < connfd)

{

maxfd = connfd; //更新maxfd

}

}

//从1开始查看连接套接字是否可读，因为上面已经处理过0（sockfd）

for(i=1; i < maxfd; i++){

if(FD_ISSET(fd_all[i], &fd_select)){

printf("fd_all[%d] is ok\n", i);

char buf[1024]={0}; //读写缓冲区

int num = read(fd_all[i], buf, 1024);

if(num > 0){

//收到 客户端数据并打印

printf("receive buf from client fd_all[%d] is: %s\n", i, buf);

//回复客户端

num = write(fd_all[i], buf, num);

if(num < 0){

perror("fail to write ");

exit(1);

}else{

//printf("send reply\n");

}

}else if(0 == num){ // 客户端断开时

//客户端退出，关闭套接字，并从监听集合清除

printf("client:fd_all[%d] exit\n", i);

FD_CLR(fd_all[i], &fd_read);

close(fd_all[i]);

fd_all[i] = -1;

continue;

}

}else {

//printf("no data\n");

}

}

}

return 0;

}