1、基本概念
io多路復用是指內核一旦發現進程指定的一個或者多個io條件準備讀取，它就通知該進程。io多路復用適用如下場合：
（1）當客戶處理多個描述字時（一般是交互式輸入和網絡套接口），必須使用i/o復用。
（2）當一個客戶同時處理多個套接口時，而這種情況是可能的，但很少出現。
（3）如果一個tcp服務器既要處理監聽套接口，又要處理已連接套接口，一般也要用到i/o復用。
（4）如果一個服務器即要處理tcp，又要處理udp，一般要使用i/o復用。
（5）如果一個服務器要處理多個服務或多個協議，一般要使用i/o復用。
與多進程和多線程技術相比，i/o多路復用技術的最大優勢是系統開銷小，系統不必創建進程/線程，也不必維護這些進程/線程，從而大大減小了系統的開銷。
2、select函數
該函數準許進程指示內核等待多個事件中的任何一個發送，并只在有一個或多個事件發生或經歷一段指定的時間后才喚醒。函數原型如下：
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
int select(int maxfdp1,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout)
返回值：就緒描述符的數目，超時返回0，出錯返回-1
函數參數介紹如下：
（1）第一個參數maxfdp1指定待測試的描述字個數，它的值是待測試的最大描述字加1（因此把該參數命名為maxfdp1），描述字0、1、2...maxfdp1-1均將被測試。
因為文件描述符是從0開始的。
（2）中間的三個參數readset、writeset和exceptset指定我們要讓內核測試讀、寫和異常條件的描述字。如果對某一個的條件不感興趣，就可以把它設為空指針。struct fd_set可以理解為一個集合，這個集合中存放的是文件描述符，可通過以下四個宏進行設置：
void fd_zero(fd_set *fdset); //清空集合
void fd_set(int fd, fd_set *fdset); //將一個給定的文件描述符加入集合之中
void fd_clr(int fd, fd_set *fdset); //將一個給定的文件描述符從集合中刪除
int fd_isset(int fd, fd_set *fdset); // 檢查集合中指定的文件描述符是否可以讀寫
（3）timeout告知內核等待所指定描述字中的任何一個就緒可花多少時間。其timeval結構用于指定這段時間的秒數和微秒數。
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struct timeval{ long tv_sec; //seconds long tv_usec; //microseconds}; |
這個參數有三種可能：
（1）永遠等待下去：僅在有一個描述字準備好i/o時才返回。為此，把該參數設置為空指針null。
（2）等待一段固定時間：在有一個描述字準備好i/o時返回，但是不超過由該參數所指向的timeval結構中指定的秒數和微秒數。
（3）根本不等待：檢查描述字后立即返回，這稱為輪詢。為此，該參數必須指向一個timeval結構，而且其中的定時器值必須為0。
原理圖：
3、測試程序
寫一個tcp回射程序，程序的功能是：客戶端向服務器發送信息，服務器接收并原樣發送給客戶端，客戶端顯示出接收到的信息。
服務端程序如下：
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#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <netinet/in.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/select.h>#include <sys/types.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <assert.h>#define ipaddr "127.0.0.1"#define port 8787#define maxline 1024#define listenq 5#define size 10typedef struct server_context_st{ int cli_cnt; /*客戶端個數*/ int clifds[size]; /*客戶端的個數*/ fd_set allfds; /*句柄集合*/ int maxfd; /*句柄最大值*/} server_context_st;static server_context_st *s_srv_ctx = null;/*=========================================================================== * ==========================================================================*/static int create_server_proc(const char* ip,int port){ int fd; struct sockaddr_in servaddr; fd = socket(af_inet, sock_stream,0); if (fd == -1) { fprintf(stderr, "create socket fail,erron:%d,reason:%s\n", errno, strerror(errno)); return -1; } /*一個端口釋放后會等待兩分鐘之后才能再被使用，so_reuseaddr是讓端口釋放后立即就可以被再次使用。*/ int reuse = 1; if (setsockopt(fd, sol_socket, so_reuseaddr, &reuse, sizeof(reuse)) == -1) { return -1; } bzero(&servaddr,sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = af_inet; inet_pton(af_inet,ip,&servaddr.sin_addr); servaddr.sin_port = htons(port); if (bind(fd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1) { perror("bind error: "); return -1; } listen(fd,listenq); return fd;}static int accept_client_proc(int srvfd){ struct sockaddr_in cliaddr; socklen_t cliaddrlen; cliaddrlen = sizeof(cliaddr); int clifd = -1; printf("accpet clint proc is called.\n");accept: clifd = accept(srvfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&cliaddrlen); if (clifd == -1) { if (errno == eintr) { goto accept; } else { fprintf(stderr, "accept fail,error:%s\n", strerror(errno)); return -1; } } fprintf(stdout, "accept a new client: %s:%d\n", inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port); //將新的連接描述符添加到數組中 int i = 0; for (i = 0; i < size; i++) { if (s_srv_ctx->clifds[i] < 0) { s_srv_ctx->clifds[i] = clifd; s_srv_ctx->cli_cnt++; break; } } if (i == size) { fprintf(stderr,"too many clients.\n"); return -1; }101 }static int handle_client_msg(int fd, char *buf) { assert(buf); printf("recv buf is :%s\n", buf); write(fd, buf, strlen(buf) +1); return 0;}static void recv_client_msg(fd_set *readfds){ int i = 0, n = 0; int clifd; char buf[maxline] = {0}; for (i = 0;i <= s_srv_ctx->cli_cnt;i++) { clifd = s_srv_ctx->clifds[i]; if (clifd < 0) { continue; } /*判斷客戶端套接字是否有數據*/ if (fd_isset(clifd, readfds)) { //接收客戶端發送的信息 n = read(clifd, buf, maxline); if (n <= 0) { /*n==0表示讀取完成，客戶都關閉套接字*/ fd_clr(clifd, &s_srv_ctx->allfds); close(clifd); s_srv_ctx->clifds[i] = -1; continue; } handle_client_msg(clifd, buf); } }}static void handle_client_proc(int srvfd){ int clifd = -1; int retval = 0; fd_set *readfds = &s_srv_ctx->allfds; struct timeval tv; int i = 0; while (1) { /*每次調用select前都要重新設置文件描述符和時間，因為事件發生后，文件描述符和時間都被內核修改啦*/ fd_zero(readfds); /*添加監聽套接字*/ fd_set(srvfd, readfds); s_srv_ctx->maxfd = srvfd; tv.tv_sec = 30; tv.tv_usec = 0; /*添加客戶端套接字*/ for (i = 0; i < s_srv_ctx->cli_cnt; i++) { clifd = s_srv_ctx->clifds[i]; /*去除無效的客戶端句柄*/ if (clifd != -1) { fd_set(clifd, readfds); } s_srv_ctx->maxfd = (clifd > s_srv_ctx->maxfd ? clifd : s_srv_ctx->maxfd); } /*開始輪詢接收處理服務端和客戶端套接字*/ retval = select(s_srv_ctx->maxfd + 1, readfds, null, null, &tv); if (retval == -1) { fprintf(stderr, "select error:%s.\n", strerror(errno)); return; } if (retval == 0) { fprintf(stdout, "select is timeout.\n"); continue; } if (fd_isset(srvfd, readfds)) { /*監聽客戶端請求*/ accept_client_proc(srvfd); } else { /*接受處理客戶端消息*/ recv_client_msg(readfds); } }}static void server_uninit(){ if (s_srv_ctx) { free(s_srv_ctx); s_srv_ctx = null; }}static int server_init(){ s_srv_ctx = (server_context_st *)malloc(sizeof(server_context_st)); if (s_srv_ctx == null) { return -1; } memset(s_srv_ctx, 0, sizeof(server_context_st)); int i = 0; for (;i < size; i++) { s_srv_ctx->clifds[i] = -1; } return 0;}int main(int argc,char *argv[]){ int srvfd; /*初始化服務端context*/ if (server_init() < 0) { return -1; } /*創建服務,開始監聽客戶端請求*/ srvfd = create_server_proc(ipaddr, port); if (srvfd < 0) { fprintf(stderr, "socket create or bind fail.\n"); goto err; } /*開始接收并處理客戶端請求*/ handle_client_proc(srvfd); server_uninit(); return 0;err: server_uninit(); return -1;} |
客戶端程序如下：
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#include <netinet/in.h>#include <sys/socket.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <sys/select.h>#include <time.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <errno.h>#define maxline 1024#define ipaddress "127.0.0.1"#define serv_port 8787#define max(a,b) (a > b) ? a : bstatic void handle_recv_msg(int sockfd, char *buf) {printf("client recv msg is:%s\n", buf);sleep(5);write(sockfd, buf, strlen(buf) +1);}static void handle_connection(int sockfd){char sendline[maxline],recvline[maxline];int maxfdp,stdineof;fd_set readfds;int n;struct timeval tv;int retval = 0;while (1) {fd_zero(&readfds);fd_set(sockfd,&readfds);maxfdp = sockfd;tv.tv_sec = 5;tv.tv_usec = 0;retval = select(maxfdp+1,&readfds,null,null,&tv);if (retval == -1) {return ;}if (retval == 0) {printf("client timeout.\n");continue;}if (fd_isset(sockfd, &readfds)) {n = read(sockfd,recvline,maxline);if (n <= 0) {fprintf(stderr,"client: server is closed.\n");close(sockfd);fd_clr(sockfd,&readfds);return;}handle_recv_msg(sockfd, recvline);}}}int main(int argc,char *argv[]){int sockfd;struct sockaddr_in servaddr;sockfd = socket(af_inet,sock_stream,0);bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = af_inet;servaddr.sin_port = htons(serv_port);inet_pton(af_inet,ipaddress,&servaddr.sin_addr);int retval = 0;retval = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));if (retval < 0) {fprintf(stderr, "connect fail,error:%s\n", strerror(errno));return -1;}printf("client send to server .\n");write(sockfd, "hello server", 32);handle_connection(sockfd);return 0;} |
4、程序結果
啟動服務程序，執行三個個客戶程序進行測試，結果如下圖所示：
以上就是小編為大家帶來的io多路復用之select全面總結(必看篇)全部內容了，希望大家多多支持服務器之家~
