利用select实现IO多路复用TCP服务端
一、相关函数
1. int select(int maxfdp, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,struct timeval *timeout);
int maxfdp: 该参数是指集合中所有文件描述符的范围， 即所有文件描述符的最大值加1；
fd_set *readset: 该参数是我们所关心的文件是否可读的文件描述符的集合， 如果这个集合中有个文件可读了，那select返回一个大于0的数，表示有文件可读了
fd_set *writeset:......可写......
fd_set *exceptset: ......异常发生......
timeval *timeout:该参数是select的超时参数，这个参数使select处于三种状态：(1)timeout传入NULL，则select一直等到文件状态有变化时才返回，这段时间一直处于阻塞状态。(2):timeout 传入0，则select会立即返回（非阻塞），如果文件状态有变化则返回一个大于0的值没有变化则返回0；(3)timeout传入一个大于0的数，则select在timeout时间内阻塞，一旦文件状态有变化就会返回，超时后不管怎样都会返回值同样是文件状态右边话就返回一个大于0的值，无变化则返回0；
timeval的结构：
struct timeval{ long tv_sec; /*秒 */ long tv_usec; /*微秒 */ }
select返回一个小于0的数则说明出错。
2.fd_set
fd_set类型变量每一位代表了一个描述符。我们也可以认为它只是一个由很多二进制位构成的数组，如下图所示：
操作fd_set的宏有：
#include <sys/select.h> int FD_ZERO(int fd, fd_set *fdset); int FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); int FD_SET(int fd, fd_set *fd_set); int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
FD_ZERO宏将一个 fd_set类型变量的所有位都设为 0，使用FD_SET将变量的某个位置位。清除某个位时可以使用 FD_CLR，我们可以使用FD_ISSET来测试某个位是否被置位(即状态是否发生了变化)。
当声明了一个文件描述符集后，必须用FD_ZERO将所有位置零。之后将我们所感兴趣的描述符所对应的位置位
二、TCP服务端代码
#include <string.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <ctype.h> #include "wrap.h" #define MAXLINE 80 #define SERV_PORT 8001 int main(int argc, char **argv) { int i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd; int nready, client[FD_SETSIZE]; ssize_t n; fd_set rset, allset; char buf[MAXLINE]; char str[INET_ADDRSTRLEN]; socklen_t cliaddr_len; struct sockaddr_in cliaddr, servaddr; listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); Bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)); Listen(listenfd, 20); maxfd = listenfd; maxi = -1; for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) client[i] = -1; /* -1 indicates available entry */ FD_ZERO(&allset); FD_SET(listenfd, &allset); for ( ; ; ) { rset = allset; /* structure assignment */ nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL); if (nready < 0) perr_exit("select error"); if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { /* new client connection */ cliaddr_len = sizeof(cliaddr); connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len); printf("received from %s at PORT %d\n", inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)), ntohs(cliaddr.sin_port)); for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) if (client[i] < 0) { client[i] = connfd; /* save descriptor */ break; } if (i == FD_SETSIZE) { fputs("too many clients\n", stderr); exit(1); } FD_SET(connfd, &allset); /* add new descriptor to set */ if (connfd > maxfd) maxfd = connfd; /* for select */ if (i > maxi) maxi = i; /* max index in client[] array */ if (--nready == 0) continue; /* no more readable descriptors */ } for (i = 0; i <= maxi; i++) { /* check all clients 714 for data */ if ( (sockfd = client[i]) < 0) continue; if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) { if ( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) { Close(sockfd); FD_CLR(sockfd, &allset); client[i] = -1; } else { int j; for (j = 0; j < n; j++) buf[j] = toupper(buf[j]); Write(sockfd, buf, n); } if (--nready == 0) break; /* no more readable descriptors */ } } } }
备：封装原始linux函数wrap.c:
#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <string.h> #include <unistd.h> void perr_exit(const char *s) { perror(s); exit(1); } int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t *salenptr) { int n; again: if ((n = accept(fd, sa, salenptr)) < 0) { if ((errno == ECONNABORTED) || (errno == EINTR)) goto again; else perr_exit("accept error"); } return n; } void Bind(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t salen) { if (bind(fd, sa, salen) < 0) perr_exit("bind error"); } void Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen) { if (connect(fd, sa, salen) < 0) perr_exit("connent error"); } void Listen(int fd, int backlog) { if (listen(fd, backlog) < 0) perr_exit("listen error"); } int Socket(int family, int type, int protocol) { int n; if ((n = socket(family, type, protocol)) < 0) perr_exit("socket error"); return n; } ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes) { ssize_t n; again: if ((n = read(fd, ptr, nbytes)) < 0) { if (errno == EINTR) goto again; else return -1; } return n; } ssize_t Write(int fd, const void *ptr, size_t nbytes) { ssize_t n; again: if ((n = write(fd, ptr, nbytes)) == -1) { if (errno == EINTR) goto again; else return -1; } return n; } void Close(int fd) { if (close(fd) == -1) perr_exit("close error"); } ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n) { size_t nleft; ssize_t nread; char *ptr; ptr = vptr; nleft = n; while (nleft > 0) { if ((nread = read(fd, ptr, nleft)) < 0) { if (errno == EINTR) nread = 0; else return -1; } else if (nread == 0) { break; } nleft -= nread; ptr += nread; } return n - nleft; } ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n) { size_t nleft; ssize_t nwritten; const char *ptr; ptr = vptr; nleft = n; while (nleft > 0) { if ((nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0) { if (nwritten < 0 && errno == EINTR) nwritten = 0; else return -1; } nleft -= nwritten; ptr += nwritten; } return n; } static ssize_t my_read(int fd, char *ptr) { static int read_cnt; static char *read_ptr; static char read_buf[100]; if (read_cnt <= 0) { again: if ((read_cnt = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf))) < 0) { if (errno == EINTR) goto again; return -1; } else if (read_cnt == 0) return 0; read_ptr = read_buf; } read_cnt--; *ptr = *read_ptr++; return 1; } ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen) { ssize_t n, rc; char c, *ptr; ptr = vptr; for (n = 1; n < maxlen; n++) { if ((rc = my_read(fd, &c)) == 1) { *ptr++ = c; if (c == '\n') break; } else if (rc == 0) { *ptr = 0; return n - 1; } else { return -1; } } *ptr = 0; return n; }
