一般来说有四种模式：
并发服务器:多路复用I/O 如下：
1. 非阻塞通信方法
对一个文件描述符指定的文件或设备, 有两种工作方式: 阻塞与非阻塞。所谓阻塞方式的意思是指, 当试图对该文件描述符进行读写时, 如果当时没有东西可读,或者暂时不可写, 程序就进入等待状态, 直到有东西可读或者可写为止。而对于非阻塞状态, 如果没有东西可读, 或者不可写, 读写函数马上返回, 而不会等待。缺省情况下, 文件描述符处于阻塞状态。在实现聊天室时, server 需要轮流查询与各client 建立的 socket, 一旦可读就将该 socket 中的字符读出来并向所有其他client 发送。并且, server 还要随时查看是否有新的 client 试图建立连接,这样, 如果 server 在任何一个地方阻塞了, 其他 client 发送的内容就会受到影响,得不到服务器的及时响应。新 client 试图建立连接也会受到影响。所以我们在这里不能使用缺省的阻塞的文件工作方式，而需要将文件的工作方式变成非阻塞方式。在UNIX下，函数fcntl() 可以用来改变文件I/O操作的工作方式，函数描述如下：
fcntl( sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
// sockfd 是要改变状态的文件描述符.
// F_SETFL 表明要改变文件描述符的状态
// O_NONBLOCK 表示将文件描述符变为非阻塞的.
为了节省篇幅我们使用自然语言描述聊天室 server :
while ( 1)
{
if 有新连接 then 建立并记录该新连接;
for ( 所有的有效连接)
begin
if 该连接中有字符可读 then
begin
读入字符串；
for ( 所有其他的有效连接)
begin
将该字符串发送给该连接;
end;
end;
end;
end.
由于判断是否有新连接, 是否可读都是非阻塞的, 因此每次判断,不管有还是没有, 都会马上返回. 这样,任何一个 client 向 server 发送字符或者试图建立新连接, 都不会对其他 client 的活动造成影响。
对 client 而言, 建立连接之后, 只需要处理两个文件描述符, 一个是建立了连接的 socket 描述符, 另一个是标准输入. 和 server 一样, 如果使用阻塞方式的话, 很容易因为其中一个暂时没有输入而影响另外一个的读入.. 因此将它们都变成非阻塞的, 然后client 进行如下动作:
while ( 不想退出)
begin
if ( 与 server 的连接有字符可读)
begin
从该连接读入, 并输出到标准输出上去.
End;
if ( 标准输入可读)
Begin
从标准输入读入, 并输出到与 server 的连接中去.
End;
End.
上面的读写分别调用这样两个函数:
read( userfd, line, MAX_LINE);
// userfd 是指第 i 个 client 连接的文件描述符.
// line 是指读出的字符存放的位置.
// MAX_LINE 是一次最多读出的字符数.
// 返回值是实际读出的字符数.
write( userfd[j], line, strlen( line));
// userfd[j] 是第 j 个 client 的文件描述符.
// line 是要发送的字符串.
// strlen( line) 是要发送的字符串长度.
分析上面的程序可以知道, 不管是 server 还是 client, 它们都不停的轮流查询各个文件描述符, 一旦可读就读入并进行处理. 这样的程序, 不停的在执行, 只要有CPU 资源, 就不会放过。因此对系统资源的消耗非常大。server 或者 client 单独执行时, CPU 资源的 98% 左右都被其占用。极大的消耗了系统资源。
select 方法
因此，虽然我们不希望在某一个用户没有反应时阻塞其他的用户，但我们却应该在没有任何用户有反应的情况之下停止程序的运行，让出抢占的系统资源，进入阻塞状态。有没有这种方法呢？现在的UNIX系统中都提供了select方法，具体实现方式如下：
select 方法中, 所有文件描述符都是阻塞的. 使用 select 判断一组文件描述符中是否有一个可读(写), 如果没有就阻塞, 直到有一个的时候就被唤醒. 我们先看比较简单的 client 的实现:
由于 client 只需要处理两个文件描述符, 因此, 需要判断是否有可读写的文件描述符只需要加入两项:
FD_ZERO( sockset);
// 将 sockset 清空
FD_SET( sockfd, sockset);
// 把 sockfd 加入到 sockset 集合中
FD_SET( 0, sockset);
// 把 0 (标准输入) 加入到 sockset 集合中
然后 client 的处理如下:
while ( 不想退出)
{
select( sockfd+1, &sockset, NULL, NULL, NULL);
// 此时该函数将阻塞直到标准输入或者 sockfd 中有一个可读为止
// 第一个参数是 0 和 sockfd 中的最大值加一
// 第二个参数是 读集, 也就是 sockset
// 第三, 四个参数是写集和异常集, 在本程序中都为空
// 第五个参数是超时时间, 即在指定时间内仍没有可读, 则出错
// 并返回. 当这个参数为NULL 时, 超时时间被设置为无限长.
// 当 select 因为可读返回时, sockset 中包含的只是可读的
// 那些文件描述符.
if ( FD_ISSET( sockfd, &sockset))
{
// FD_ISSET 这个宏判断 sockfd 是否属于可读的文件描述符
从 sockfd 中读入, 输出到标准输出上去.
}
if ( FD_ISSET( 0, &sockset))
{
// FD_ISSET 这个宏判断 sockfd 是否属于可读的文件描述符
从标准输入读入, 输出到 sockfd 中去.
}
重新设置 sockset. (即将 sockset 清空, 并将 sockfd 和 0 加入)
}
下面看 server 的情况:
设置 sockset 如下:
FD_ZERO( sockset);
FD_SET( sockfd, sockset);
for ( 所有有效连接)
FD_SET( userfd, sockset);
}
maxfd = 最大的文件描述符号 + 1;
server 处理如下:
while ( 1)
{
select( maxfd, &sockset, NULL, NULL, NULL);
if ( FD_ISSET( sockfd, &sockset))
{
// 有新连接
建立新连接, 并将该连接描述符加入到 sockset 中去了.
}
for ( 所有有效连接)
{
if ( FD_ISSET ( userfd, &sockset))
{
// 该连接中有字符可读
从该连接中读入字符, 并发送到其他有效连接中去.
}
}
重新设置 sockset;
}
性能比较
由于采用 select 机制, 因此当没有字符可读时, 程序处于阻塞状态,最小程度的占用CPU 资源, 在同一台机器上执行一个 server 和若干个client 时, 系统负载只有 0.1 左右, 而采用原来的非阻塞通信方法, 只运行一个 server, 系统负载就可以达到 1.5 左右. 因此我们推荐使用 select.
