Windsock套接字I/O模型学习 --- 第二章

1. select模型

select模型主要借助于apiselect来实现，所以先介绍一下select函数

int select(
int nfds, // 忽略，仅是为了与 Berkeley 套接字兼容
fd_set* readfds, // 指向一个套接字集合，用来检查其可读性
fd_set* writefds, // 指向一个套接字集合，用来检查其可写性
fd_set* exceptfds, // 指向一个套接字集合，用来检查错误
const struct timeval* timeout // 指定此函数等待的最长时间，如果为 NULL，则最长时间为无限大
);

// fd_set结构体
typedef struct fd_set {
u_int fd_count; // 下面数组的大小
SOCKET fd_array[FD_SETSIZE]; // 套接字句柄数组
} fd_set;

FD_ZERO(*set) //初始化 set 为空集合。集合在使用前应该总是清空
FD_CLR(s, *set) //从 set 移除套接字 s
FD_ISSET(s, *set) //检查 s 是不是 set 的成员，如果是返回 TRUE
FD_SET(s, *set) //添加套接字到集合

2.例子

一个简单的流程:

1. 初始化套接字集合 fdSocket，向这个集合添加监听套接字句柄。
2. 将 fdSocket 集合的拷贝 fdRead 传递给 select 函数，当有事件发生时， select 函数移除 fdRead 集合中没有未决 I/O 操作的套接字句柄，然后返回。
3. 比较原来 fdSocket 集合与 select 处理过的 fdRead 集合，确定哪些套接字有未决 I/O，并进一步处理这些 I/O。
4. 回到第 2 步继续进行选择处理。

CInitSock theSock; // 初始化 Winsock 库
int main()
{
	USHORT nPort = 4567; // 此服务器监听的端口号
						 // 创建监听套接字
	SOCKET sListen = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
	sockaddr_in sin;
	sin.sin_family = AF_INET;
	sin.sin_port = htons(nPort);
	sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
	// 绑定套接字到本地机器
	if (::bind(sListen, (sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)
	{
		printf(" Failed bind() \n");
		return -1;
	}
	// 进入监听模式
	::listen(sListen, 5);
	// select 模型处理过程
	// 1）初始化一个套接字集合 fdSocket，添加监听套接字句柄到这个集合
	fd_set fdSocket; // 所有可用套接字集合
	FD_ZERO(&fdSocket);
	FD_SET(sListen, &fdSocket);
	while (TRUE)
	{ // 2）将 fdSocket 集合的一个拷贝 fdRead 传递给 select 函数，
	  // 当有事件发生时， select 函数移除 fdRead 集合中没有未决 I/O 操作的套接字句柄，然后返回。
		fd_set fdRead = fdSocket;
		int nRet = ::select(0, &fdRead, NULL, NULL, NULL);
		if (nRet > 0)
		{ // 3）通过将原来 fdSocket 集合与 select 处理过的 fdRead 集合比较，
		  // 确定都有哪些套接字有未决 I/O，并进一步处理这些 I/O。
			for (int i = 0; i < (int)fdSocket.fd_count; i++)
			{
				if (FD_ISSET(fdSocket.fd_array[i], &fdRead))
				{
					if (fdSocket.fd_array[i] == sListen) // （ 1）监听套接字接收到新连接
					{
						if (fdSocket.fd_count < FD_SETSIZE)
						{
							sockaddr_in addrRemote;
							int nAddrLen = sizeof(addrRemote);
							SOCKET sNew =
								::accept(sListen, (SOCKADDR*)&addrRemote, &nAddrLen);
							FD_SET(sNew, &fdSocket);
							printf("接收到连接（ %s） \n", ::inet_ntoa(addrRemote.sin_addr));
						}
						else
						{
							printf(" Too much connections! \n");
							continue;
						}
					}
					else
					{
						char szText[256];
						int nRecv = ::recv(fdSocket.fd_array[i], szText, strlen(szText), 0);
						if (nRecv > 0) // （ 2）可读
						{
							szText[nRecv] = '\0';
							printf("接收到数据： %s \n", szText);
						}
						else // （ 3）连接关闭、重启或者中断
						{
							::closesocket(fdSocket.fd_array[i]);
							FD_CLR(fdSocket.fd_array[i], &fdSocket);
						}
					}
				}
			}
		}
		else
		{
			printf(" Failed select() \n");
			break;
		}
	}
	return 0;
}

3.好处

使用 select 的好处是程序能够在单个线程内同时处理多个套接字连接，这避免了阻塞模
式下的线程膨胀问题。但是，添加到 fd_set 结构的套接字数量是有限制的，默认情况下，最
大值是 FD_SETSIZE，它在 winsock2.h 文件中定义为 64。为了增加套接字数量，应用程序可
以将 FD_SETSIZE 定义为更大的值（这个定义必须在包含 winsock2.h 之前出现）。不过，自
定义的值也不能超过 Winsock 下层提供者的限制（通常是 1024）