网络编程：理解select函数并实现IO复用服务器端
网络编程：理解select函数并实现IO复用服务器端
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一、实验目的
- 学习第12章I/O复用技术。理解select函数的功能并掌握其调用方法。
- 在Linux和Windows操作系统上编写并发服务器端。使用select函数监管多个套接字上的网络事件。
二、实验内容
1、在Linux操作系统上编写程序，实现基于select函数的I/O复用服务器端：
（1）参考12.2节程序，实现I/O复用服务器端程序。
（2）客户端接收用户输入的字符串并发送到服务器端，一直到用户输入字符 ”Q”/”q” 为止（客户端可以使用以前实验中实现的客户端程序）。
（3）启动服务器后创建两个以上客户端并建立连接，验证服务器端可以同时为不同的客户端提供回声服务。
2、在Windows操作系统上编写程序，实现与上述功能相同的回声服务器端。（客户端可以使用以前实验中实现的客户端程序）。
Linux端效果图如下：
Linux端的（采用UOS+VScode+g++）：
Linux端代码如下：
1. 服务器端：
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/time.h>
#include<sys/select.h>
using namespace std;
#define BUF_SIZE 100
int main()
{
int serv_sock, clnt_sock;//创建套接字
struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;//将套接字和IP、端口绑定
struct timeval timeout;
fd_set reads, cpy_reads;
socklen_t adr_sz;
int fd_max, str_len, fd_num, i;
char buf[BUF_SIZE];
serv_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0); //serv_sock文件描述符的值为3
memset(&serv_adr,0,sizeof(serv_adr));//每个字节都用0填充
serv_adr.sin_family = AF_INET;//使用IPv4地址
serv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具体的IP地址
serv_adr.sin_port = htons(1234); //端口
if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
cout<<"bind()出错!"<<endl;
if (listen(serv_sock,5) == -1)
cout<<"listen()出错!"<<endl;
FD_ZERO(&reads);
FD_SET(serv_sock, &reads); //注册服务器端套接字信息。接收数据情况的监视对象就包含了服务器套接字
fd_max = serv_sock;
while(1)
{
cpy_reads = reads;
timeout.tv_sec = 5;
timeout.tv_usec = 5000;
if ((fd_num = select(fd_max+1, &cpy_reads, 0, 0, &timeout)) == -1)
break;
if (fd_num == 0)
continue;
for (i = 0; i < fd_max+1; i++) //select返回值fd_num大于0才执行此循环。不然在前面循环就终止
{
if (FD_ISSET(i,&cpy_reads)) //当cpy_reads中的i位置对应的文件描述符发生了变化，则此函数返回真
{
if (i == serv_sock) //若是服务器端套接字描述符改变，则接收连接请求
{
adr_sz = sizeof(clnt_adr);
clnt_sock = accept(serv_sock,(struct sockaddr*)&clnt_adr,&adr_sz); //clnt_sock文件描述符的值为4
FD_SET(clnt_sock,&reads); //注册与客户端连接的套接字文件描述符
if (fd_max < clnt_sock)
fd_max = clnt_sock;
cout<<"连接客户端: "<<clnt_sock<<endl;
}
else //read message
{
str_len = read(i,buf,BUF_SIZE);
if (str_len == 0) //close request
{
FD_CLR(i,&reads); //清除i对应位的文件描述符信息
close(i);
cout<<"关闭监听: "<<i<<endl;
}
else
{
write(i,buf,str_len); //echo!
}
}
}
}
}
close(serv_sock);
return 0;
}
//g++ 网络编程作业6服务器端.cpp -o test1
2. 客户端：
#include<iostream>
#include <cstring>
#include<unistd.h>
#include<sys/time.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include<sys/select.h>
#define BUF_SIZE 30
using namespace std;
int main()
{
//设置套接字相关属性
struct sockaddr_in sock_addr;
memset(&sock_addr,0,sizeof(sock_addr));
sock_addr.sin_family = AF_INET;
sock_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
sock_addr.sin_port = htons(1234);
//发送缓冲区和接收缓冲区
char bufSend[BUF_SIZE];
//创建套接字
int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
connect(sock,(struct sockaddr*)&sock_addr,sizeof(sock_addr));
fd_set reads, temps;
int result, str_len;
char buf1[BUF_SIZE];
char buf2[BUF_SIZE];
struct timeval timeout;
FD_ZERO(&reads);
FD_SET(0,&reads); //在reads中将文件描述符0对应的位设置为1,表示需要监视标准输入的变化
/*
* timeout.tv_sec = 5;
* timeout.tv_usec = 5000;
*/
while(1)
{
temps = reads;
/*
将reads的内容复制到temps中，因为调用select函数,除发生变化的文件描述符对应位外,
剩下的所有位将初始化为0.因此为了记住初始值,必须经过这种复制过程。
*/
timeout.tv_sec = 10;
timeout.tv_usec = 0; //每次调用select函数前都要初始化timeval结构体变量
result = select(1,&temps,0,0,&timeout); //如果控制台输入数据,则返回大于0的整数
if (result == -1)
{
cout<<"select()出错!"<<endl;
break;
}
else if(result == 0)
{
cout<<"输入超时!"<<endl; //超时
}
else //文件描述符发生了变化
{
if(FD_ISSET(0,&temps)) //验证发生变化的文件描述符是否为标准输入。
{
str_len = read(0,buf1,BUF_SIZE);
buf1[str_len] = 0;
if(!strcmp(buf1, "q\n") || !strcmp(buf1, "Q\n"))
{
shutdown(sock, SHUT_WR);
return 0;
}
write(sock, buf1, strlen(buf1));
int str_len=read(sock, buf2, BUF_SIZE);
if(str_len==0)
return 0; //接受到EOF结束符时返回
buf2[str_len]=0;
cout<<"服务器返回数据: "<<buf2<<endl;
}
}
}
return 0;
}
//g++ 网络编程作业6客户端.cpp -o test2
Windows端效果图如下：
Windows端代码如下：
1. 服务器端：
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<cstring>
#include <winsock2.h>
#pragma comment (lib, "ws2_32.lib") //加载 ws2_32.dll
using namespace std;
#define BUF_SIZE 100
int main()
{
WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2);
WSADATA wsaData;//加载Winsock库
//初始化socket资源
if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData)!=0){
return 0; //失败
}
SOCKET serv_sock, clnt_sock;//创建套接字
SOCKADDR_IN serv_adr, clnt_adr;//将套接字和IP、端口绑定
TIMEVAL timeout;
fd_set reads, cpy_reads;
int adr_sz;
int fd_max, str_len, fd_num, i;
char buf[BUF_SIZE];
serv_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0); //serv_sock文件描述符的值为3
memset(&serv_adr,0,sizeof(serv_adr));//每个字节都用0填充
serv_adr.sin_family = AF_INET;//使用IPv4地址
serv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//使用本地的IP地址
serv_adr.sin_port = htons(1234); //端口
if (bind(serv_sock, (SOCKADDR*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
cout<<"bind()出错!"<<endl;
if (listen(serv_sock,5) == -1)
cout<<"listen()出错!"<<endl;
FD_ZERO(&reads);
FD_SET(serv_sock, &reads); //注册服务器端套接字信息。接收数据情况的监视对象就包含了服务器套接字
fd_max = serv_sock;
while(1)
{
cpy_reads = reads;
timeout.tv_sec = 5;
timeout.tv_usec = 5000;
if ((fd_num = select(fd_max+1, &cpy_reads, 0, 0, &timeout)) == -1)
break;
if (fd_num == 0)
continue;
for (i = 0; i < fd_max+1; i++) //select返回值fd_num大于0才执行此循环。不然在前面循环就终止
{
if (FD_ISSET(i,&cpy_reads)) //当cpy_reads中的i位置对应的文件描述符发生了变化，则此函数返回真
{
if (i == serv_sock) //若是服务器端套接字描述符改变，则接收连接请求
{
adr_sz = sizeof(clnt_adr);
clnt_sock = accept(serv_sock,(struct sockaddr*)&clnt_adr,&adr_sz); //clnt_sock文件描述符的值为4
FD_SET(clnt_sock,&reads); //注册与客户端连接的套接字文件描述符
if (fd_max < clnt_sock)
fd_max = clnt_sock;
cout<<"连接客户端: "<<clnt_sock<<endl;
}
else //read message
{
str_len = recv(i,buf,BUF_SIZE,0);
if (str_len == 0) //close request
{
FD_CLR(i,&reads); //清除i对应位的文件描述符信息
closesocket(i);
cout<<"关闭监听: "<<i<<endl;
}
else
{
//向客户端发送数据
send(i, buf, str_len, NULL);
}
}
}
}
}
closesocket(serv_sock);
WSACleanup();//释放Winsock库
system("pause");
return 0;
}
2. 客户端
#include <iostream>
#include <WinSock2.h>
#include <windows.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") //加载 ws2_32.dll
#define BUF_SIZE 1024
using namespace std;
int main(){
//初始化DLL
WSADATA wsaData;
WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
//向服务器发起请求
sockaddr_in sockAddr;
memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr)); //每个字节都用0填充
sockAddr.sin_family = PF_INET;
sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
sockAddr.sin_port = htons(1234);
char bufSend[BUF_SIZE] = {0};
char bufRecv[BUF_SIZE] = {0};
//创建套接字
SOCKET sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
connect(sock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR));
while(1){
//获取用户输入的字符串并发送给服务器
cout<<"请输入消息（输入Q或q退出客户端）: "<<endl;
gets(bufSend);
if(!strcmp(bufSend,"q") || !strcmp(bufSend,"Q"))
break;
send(sock, bufSend, strlen(bufSend), 0);
//接收服务器传回的数据
recv(sock, bufRecv, BUF_SIZE, 0);
//输出接收到的数据
cout<<"服务器返回消息: "<<bufRecv<<endl;
memset(bufSend, 0, BUF_SIZE); //重置缓冲区
memset(bufRecv, 0, BUF_SIZE); //重置缓冲区
}
closesocket(sock); //关闭套接字
WSACleanup(); //终止使用 DLL
system("Pause");
return 0;
}
