UNP——第六章，多路转接IO——select
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};
1.函数介绍
nfds
最大文件描述符+1
通过告诉内核最多需要检查的文件描述符数量，以提高效率，（否则内核需要检查所有的文件描述符）
至于为什么是最大文件描述符值+1，表示 需要检查的文件描述符的数量，原因是 文件描述符从0开始，而数量从1 开始。
readfds, writefds, exceptfds
都是传入传出参数
通过位掩码的方式表示监听的文件描述符
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); void FD_SET(int fd, fd_set *set); void FD_ZERO(fd_set *set);
timeout
可以选择：
一直阻塞，直到有事件触发
阻塞一段时间，直到有事件触发
不阻塞，立即返回
阻塞可能被信号处理中断，而timeout不是传出参数，所以timeout不会记录剩余的等待时间，而是使用上次的值调用。
如果需要剩余的等待时间，可以在select调用前后记录系统时间以计算。
2. 事件触发的情况
3. 改写客户端
基于select的 str_cli
客户端套接字可能的事件如下
void str_cli(FILE *fp, int sockfd) { int maxfdp1; fd_set rset; char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE]; FD_ZERO(&rset); for ( ; ; ) { FD_SET(fileno(fp), &rset); FD_SET(sockfd, &rset); maxfdp1 = max(fileno(fp), sockfd) + 1; Select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL); if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) { /* socket is readable */ if (Readline(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0) err_quit("str_cli: server terminated prematurely"); Fputs(recvline, stdout); } if (FD_ISSET(fileno(fp), &rset)) { /* input is readable */ if (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) == NULL) return; /* all done */ Writen(sockfd, sendline, strlen(sendline)); } } }
改进
（1）批量输入
因为程序采用 停等方式，如果采用交互输入，一个RTT的情况如下
可见只用了管道的 1/8
如果使用文件重定向的方式运行程序，那么会批量输入程序，但运行结果出错，输出文件小于输入文件。
考虑下面情况
当运行到时刻8时，客户端已经read完了文件，所以会close，造成套接字进入半关闭，
如此服务器发送的数据，客户端就无法接受，导致数据丢失。
半关闭
单方面调用close后，
主动关闭方进入 FIN_WAIT_2， 不能进行读写操作
被动关闭方进入 CLOSE_WAIT，能进行读写操作，不过read返回0，write的数据不能传递给对端的应用层（在对端的TCP层被接受后丢弃）。
解决方法是：
发送FIN，告诉对方自己已经完成了数据发送，但是仍然保持套接字描述符打开以便读取，
使用 shutdown实现
（2）缓冲和 select
select 关于读写操作的事件触发是按照read/write的情况，即不带缓冲的情况，
如果使用 stdio或者自定义的缓冲操作容易造成错误，
如，使用 fgets，当 select 触发后，fgets会尽可能读数据到缓冲，可能读了多行输入，但是一次只返回一行，
于是select触发一次，收到多行输入，但是只处理了一行输入。
解决方法：
避免select和缓冲io合用。
shutdown函数
为了实现，客户端关闭后，仍能接受对方的输入
int shutdown(int sockfd, int how);
howto
SHUT_RD
关闭读，丢弃套接字接受缓冲区所有数据，所有新来的对端数据被悄悄接受，回复，并丢弃
SHUT_WR
关闭写，套接字发送缓冲区现有数据正常发送，并发送FIN，进程不能对该套接字进行写操作
SHUT_RDWR
相当于分别调用 SHUT_RD,和SHUT_WR
修订版
void str_cli(FILE *fp, int sockfd) { int maxfdp1, stdineof; fd_set rset; char buf[MAXLINE]; int n; stdineof = 0; FD_ZERO(&rset); for ( ; ; ) { if (stdineof == 0) FD_SET(fileno(fp), &rset); FD_SET(sockfd, &rset); maxfdp1 = max(fileno(fp), sockfd) + 1; Select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL); if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) { /* socket is readable */ if ( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) { if (stdineof == 1) return; /* normal termination */ else err_quit("str_cli: server terminated prematurely"); } Write(fileno(stdout), buf, n); } if (FD_ISSET(fileno(fp), &rset)) { /* input is readable */ if ( (n = Read(fileno(fp), buf, MAXLINE)) == 0) { stdineof = 1; Shutdown(sockfd, SHUT_WR); /* send FIN */ FD_CLR(fileno(fp), &rset); continue; } Writen(sockfd, buf, n); } } }
select 实现服务器
通过select ，实现单个进程检测多个套接字。
思考需要的数据结构，由于单进程要维护多个客户端连接，即需要区分多个客户端，客户端的区分使用对应套接字，所以需要一个维护已连接客户端的文件描述符数组。
另外，由于使用select，监控read事件，所以需要一个readfds数组。
client中，将未使用的置为-1.
rset中，前三个描述符被占用，fd3为监听套接字。
另外需要思考，添加客户端，和删除客户端，时对上面的数据结构的操作顺序。
对于添加客户端，
首先，已经知道的数据，accept获得 connfd，所以client[i] = connfd，FD_SET(connfd, &rset)
然后select需要 maxfd1 ，所以需要维护一个maxfd, if(connfd > maxfd) maxfd = connfd;
对于删除客户端
首先，已经知道的数据：FD_ISSET(fd, &rset) 获得 connfd，所以 if(client[i] == fd) client[i] = -1; FD_CLR(fd, &rset)
对于maxfd1，不方便处理，所以就不处理了，比较几乎不会影响效率。
/* include fig01 */ #include "unp.h" 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]; socklen_t clilen; 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, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr)); Listen(listenfd, LISTENQ); maxfd = listenfd; /* initialize */ maxi = -1; /* index into client[] array */ for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) client[i] = -1; /* -1 indicates available entry */ FD_ZERO(&allset); FD_SET(listenfd, &allset); /* end fig01 */ /* include fig02 */ for ( ; ; ) { rset = allset; /* structure assignment */ nready = Select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL); if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { /* new client connection */ clilen = sizeof(cliaddr); connfd = Accept(listenfd, (SA *) &cliaddr, &clilen); #ifdef NOTDEF printf("new client: %s, port %d\n", Inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, 4, NULL), ntohs(cliaddr.sin_port)); #endif for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) if (client[i] < 0) { client[i] = connfd; /* save descriptor */ break; } if (i == FD_SETSIZE) err_quit("too many clients"); 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 for data */ if ( (sockfd = client[i]) < 0) continue; if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) { if ( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) { /*4connection closed by client */ Close(sockfd); FD_CLR(sockfd, &allset); client[i] = -1; } else Writen(sockfd, buf, n); if (--nready <= 0) break; /* no more readable descriptors */ } } } } /* end fig02 */
拒绝服务型攻击
对于上面这种单个服务进程处理多个客户端，可能由拒绝服务型攻击，
比如，如果服务器使用 ReadLine 与客户端通信，那么恶意客户端可能只输入一个字符，不输入回车，于是服务器就会阻塞在readline，导致无法为其他客户端服务。
解决方法是，（a）多进程或多线程处理客户端 （b）非阻塞IO（c）IO操作设置超时
pselect
int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout, const sigset_t *sigmask);
pselect 是select的增强版，具体增强如下：
（1）使用 timespec ,代替timeval
struct timeval { long tv_sec; /* seconds */ long tv_usec; /* microseconds */ }; and struct timespec { long tv_sec; /* seconds */ long tv_nsec; /* nanoseconds */ };
timespec.tv_nsec是纳秒级。而select只能设置到微秒级。
（2）可以设置pselect阻塞期间的 sigmask。这可解决如下问题
SIGINT的回调函数只设置全局变量 intr_flag，通过检测intr_flag决定是否处理handle_intr，
但是如果 SIGINT 发生在 if(intr_flag) 之后，select阻塞之前，则程序会永远阻塞。
if (intr_flag) handle_intr(); if ((nready = select()) < 0) { if (errno == EINTR) { if (intr_flag) handle_intr(); } }
可以使用pselect解决，在pselect之前阻塞 SIGINT，pselect阻塞时，放开 SIGINT
sigset_t newmask, oldmask, zeromask sigemptyset(&zeromask); sigemptyset(&newmask); sigaddset(&newmask, SIGINT); sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask); if (intr_flag) handle_intr(); if ((nready = pselect(..., &zeromask)) < 0) { if (errno == EINTR) { if (intr_flag) handle_intr(); } }
