多路I/O转接服务器
来源：互联网 发布：c语言生日祝福 编辑：程序博客网 时间：2024/06/05 18:07
多路IO转接服务器也叫做多任务IO服务器。该类服务器实现的主旨思想是，不再由应用程序自己监视客户端连接，取而代之由内核替应用程序监视文件。
主要使用的方法有三种
select
1. select能监听的文件描述符个数受限于FD_SETSIZE,一般为1024，单纯改变进程打开的文件描述符个数并不能改变select监听文件个数
2. 解决1024以下客户端时使用select是很合适的，但如果链接客户端过多，select采用的是轮询模型，会大大降低服务器响应效率，不应在select上投入更多精力
#include<sys/select.h>
/* According to earlierstandards */
#include<sys/time.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int select(int nfds,fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
nfds: 监控的文件描述符集里最大文件描述符加1，因为此参数会告诉内核检测前多少个文件描述符的状态
readfds： 监控有读数据到达文件描述符集合，传入传出参数
writefds： 监控写数据到达文件描述符集合，传入传出参数
exceptfds：监控异常发生达文件描述符集合,如带外数据到达异常，传入传出参数
timeout： 定时阻塞监控时间，3种情况
1.NULL，永远等下去
2.设置timeval，等待固定时间
3.设置timeval里时间均为0，检查描述字后立即返回，轮询
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //把文件描述符集合里fd清0
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); //测试文件描述符集合里fd是否置1
void FD_SET(int fd, fd_set *set); //把文件描述符集合里fd位置1
void FD_ZERO(fd_set *set); //把文件描述符集合里所有位清0
server
/* server.c */
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include"wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666
int main(int argc, char*argv[])
{
int i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd;
int nready, client[FD_SETSIZE]; /*FD_SETSIZE默认为 1024 */
ssize_t n;
fd_set rset, allset;
char buf[MAXLINE];
char str[INET_ADDRSTRLEN]; /*#define INET_ADDRSTRLEN 16 */
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); /*默认最大128 */
maxfd= listenfd; /*初始化 */
maxi= -1; /* client[]的下标 */
for(i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
client[i] = -1; /*用-1初始化client[] */
FD_ZERO(&allset);
FD_SET(listenfd,&allset); /* 构造select监控文件描述符集 */
for (; ; ) {
rset = allset; /*每次循环时都从新设置select监控信号集 */
nready = select(maxfd+1, &rset, NULL,NULL, NULL);
if (nready < 0)
perr_exit("select error");
if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { /* newclient connection */
cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
connfd = Accept(listenfd, (structsockaddr *)&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; /*保存accept返回的文件描述符到client[]里 */
break;
}
}
/*达到select能监控的文件个数上限 1024 */
if (i == FD_SETSIZE) {
fputs("too many clients\n",stderr);
exit(1);
}
FD_SET(connfd, &allset); /*添加一个新的文件描述符到监控信号集里 */
if (connfd > maxfd)
maxfd = connfd; /* select第一个参数需要 */
if (i > maxi)
maxi = i; /*更新client[]最大下标值 */
if (--nready == 0)
continue; /*如果没有更多的就绪文件描述符继续回到上面select阻塞监听,
负责处理未处理完的就绪文件描述符 */
}
for (i = 0; i <= maxi; i++) { /*检测哪个clients有数据就绪 */
if ( (sockfd = client[i]) < 0)
continue;
if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) {
if ( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) {
Close(sockfd); /*当client关闭链接时，服务器端也关闭对应链接 */
FD_CLR(sockfd, &allset); /*解除select监控此文件描述符 */
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;
}
}
}
close(listenfd);
return 0;
}
client
/* client.c */
#include <stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include"wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666
int main(int argc, char*argv[])
{
struct sockaddr_in servaddr;
char buf[MAXLINE];
int sockfd, n;
sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
Connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {
Write(sockfd, buf, strlen(buf));
n = Read(sockfd, buf, MAXLINE);
if (n == 0)
printf("the other side has been closed.\n");
else
Write(STDOUT_FILENO, buf, n);
}
Close(sockfd);
return 0;
}
pselect
pselect原型如下。此模型应用较少，有需要的同学可参考select模型自行编写C/S
#include<sys/select.h>
int pselect(int nfds,fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,
const sigset_t *sigmask);
struct timespec {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_nsec; /* nanoseconds */
};
用sigmask替代当前进程的阻塞信号集，调用返回后还原原有阻塞信号集
poll
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd*fds, nfds_t nfds, int timeout);
struct pollfd {
int fd; /*文件描述符 */
short events; /*监控的事件 */
short revents; /*监控事件中满足条件返回的事件 */
};
POLLIN 普通或带外优先数据可读,即POLLRDNORM |POLLRDBAND
POLLRDNORM 数据可读
POLLRDBAND 优先级带数据可读
POLLPRI 高优先级可读数据
POLLOUT 普通或带外数据可写
POLLWRNORM 数据可写
POLLWRBAND 优先级带数据可写
POLLERR 发生错误
POLLHUP 发生挂起
POLLNVAL 描述字不是一个打开的文件
nfds 监控数组中有多少文件描述符需要被监控
timeout 毫秒级等待
-1：阻塞等，#define INFTIM -1 Linux中没有定义此宏
0：立即返回，不阻塞进程
>0：等待指定毫秒数，如当前系统时间精度不够毫秒，向上取值
如果不再监控某个文件描述符时，可以把pollfd中，fd设置为-1，poll不再监控此pollfd，下次返回时，把revents设置为0。
server
/* server.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include <poll.h>
#include <errno.h>
#include"wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666
#define OPEN_MAX 1024
int main(int argc, char*argv[])
{
int i, j, maxi, listenfd, connfd, sockfd;
int nready;
ssize_t n;
char buf[MAXLINE], str[INET_ADDRSTRLEN];
socklen_t clilen;
struct pollfd client[OPEN_MAX];
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);
client[0].fd = listenfd;
client[0].events = POLLRDNORM; /*listenfd监听普通读事件 */
for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++)
client[i].fd = -1; /*用-1初始化client[]里剩下元素 */
maxi = 0; /*client[]数组有效元素中最大元素下标 */
for ( ; ; ) {
nready = poll(client, maxi+1, -1); /*阻塞*/
if (client[0].revents & POLLRDNORM) { /*有客户端链接请求 */
clilen = sizeof(cliaddr);
connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr,&clilen);
printf("received from %s at PORT %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str,sizeof(str)),
ntohs(cliaddr.sin_port));
for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++) {
if (client[i].fd < 0) {
client[i].fd = connfd; /*找到client[]中空闲的位置，存放accept返回的connfd */
break;
}
}
if (i == OPEN_MAX)
perr_exit("too many clients");
client[i].events = POLLRDNORM; /*设置刚刚返回的connfd，监控读事件 */
if (i > maxi)
maxi = i; /*更新client[]中最大元素下标 */
if (--nready <= 0)
continue; /*没有更多就绪事件时,继续回到poll阻塞 */
}
for (i = 1; i <= maxi; i++) { /*检测client[]*/
if ((sockfd = client[i].fd) < 0)
continue;
if (client[i].revents & (POLLRDNORM | POLLERR)) {
if ((n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) < 0) {
if (errno == ECONNRESET) { /*当收到 RST标志时 */
/* connection reset by client */
printf("client[%d] aborted connection\n",i);
Close(sockfd);
client[i].fd = -1;
} else {
perr_exit("read error");
}
} else if (n == 0) {
/* connection closed by client */
printf("client[%d] closed connection\n",i);
Close(sockfd);
client[i].fd = -1;
} else {
for (j = 0; j < n; j++)
buf[j] = toupper(buf[j]);
Writen(sockfd, buf, n);
}
if (--nready <= 0)
break; /*no more readable descriptors */
}
}
}
return 0;
}
client
/* client.c */
#include <stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include"wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666
int main(int argc, char*argv[])
{
struct sockaddr_in servaddr;
char buf[MAXLINE];
int sockfd, n;
sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
Connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {
Write(sockfd, buf, strlen(buf));
n = Read(sockfd, buf, MAXLINE);
if (n == 0)
printf("the other side has been closed.\n");
else
Write(STDOUT_FILENO, buf, n);
}
Close(sockfd);
return 0;
}
ppoll
GNU定义了ppoll（非POSIX标准），可以支持设置信号屏蔽字，大家可参考poll模型自行实现C/S。
#define _GNU_SOURCE /*See feature_test_macros(7) */
#include <poll.h>
int ppoll(struct pollfd*fds, nfds_t nfds,
const structtimespec *timeout_ts, const sigset_t *sigmask);
epoll
关于epoll请转看===========》 浅谈几种服务器端模型——epoll
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- I/O多路转接-----epoll服务器
- 多路I/O转接之select模型
- 多路I/O转接之epoll模型
- I/O多路转接----select的服务器实现
- ]I/O多路转接（二）之epoll服务器
- I/O多路转接之poll服务器
- epoll服务器---I/O多路转接之epoll
- 实现多路转接I/O——select服务器
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