用多路复用I/O模型实现支持多个客户端的通信服务

 

引言

　　多路复用I/O模型是UNIX/LINUX用得的最多的一种I/O模型。这种I/O模型在技术上的实现是包括select（）以及FD_XXX的几个宏及常量。在单个进程中支持的客户端数量由FD_SETSIZE决定。Solaris 10和Linux9.0默认为1024个,Windows 2000是64个。本文用代码给出该I/O模型处理多Client的一种实现。

用select开发一个通信服务器

　　这个服务器包括接收模块、发送模块和套接口管理模块。我们只演示与select实现有关的部分，即接收模块和套接口管理模块。下面服务器类关系图：



　　tcp_listen是tcp实现监听功能，tcp_comm实现tcp的发送和接收，下在我们重点在于recv和sock_list这两个类。sock_list定义如下：

class sock_list  
{
public:
 // 功能:将一个值插入到list的尾部
 // 参数:要插入的tcp_comm对象
 void insert(tcp_comm* t);

 // 功能:删除一个指定的元素
 // 参数:指向要删除的tcp_comm对象的指针
 void remove(tcp_comm* t);

 // 功能:从队列取得所有的元素
 // 参数:存放指向tcp_comm对象指针的向量
 void get_all(std::vector<tcp_comm*>& vec);
private:
 std::list<tcp_comm*> _sock_list;
};

sock_list实现tcp_comm对象的管理。下面我们来看recv类的定义：

class recv
{
public:
 // 功能: 启动通信服务
 bool start();
private: 
 // 功能: 接收核心函数,通过多路复用支持多个客户端
 // 返回值: 正常, 0; 失败,-1
 int do_select();
   
 // 初始化套接口集合
 void init_readfds(const vector<tcp*>& vec, fd_set* set);
private: 
 sock_list* _list;
 tcp_listen* _listen;  // 监听套接口
};

　　start()是给外部调用的：创建监听套接口对象；监听；执行do_select()。init_readfds将监听套接口对象和socket_list中的通信套接口对象加入到套接口读套接口集合中。do_select()比较重要,流程：
用init_readfds初始化读套接口集合；
执行select(),返回进行到下一步；
先检测监听套接口是否有连接到来，并将新的连接加入到sock_list中；
再检测sock_list中的套接口是否有数据可接收。
实现代码：

int recv::do_select()
{
 fd_set readfds;
 int listen = _listen->get_handle();

 while (true)
 {
  vector<tcp_comm*> vec;
     _list->get_all(vec);    // 获得sock_list中的所有套接口句柄
  init_readfds(vec, &readfds);

  select(...);
  // 检查监听套接字句柄，有新的连接到，建立新的连接
  if (FD_ISSET(listen, &readfds))   
  {
   tcp_comm* client = new tcp_comm;
   _listen->accept(*client);
   _list->insert(client);// 将已连接的套接字对象放到sock_list中
  }

  // 检查所有的客户端套接字句柄
  vector<tcp_comm*>::iterator it;
  for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++) 
  {
   if (FD_ISSET((*it)->get_handle(), &readfds))
    // 这里是*it作为参数进行数据接收
  }
 }
}

为减少代码量，我省去了出错处理、细节；本来类都在某个名称空间中的，也省去了。

多进程(线程)和select合作

　　上面是在一个进程中的情况，可以考虑多线程中每一个线程实现select。以solaris10为例，开100个线程，一个线程支持1024个套接口，那就是100 *1024，10万个。集群服务中的前端均衡器的实现可以考虑一下这个技术，不过效率将是一个极大的考验。

结论

　　本文重点讲述在单进程的环境使用select支持多个客户端。经常看见一些服务程序，用到了select也是来一个连接，fork一个子进程处理。在单进程中处理多个客户端的目的是使开发的程序更易理解、维护；多进程往往较单进程复杂些

 

参考网址： http://blog.chinaunix.net/u2/63991/showart_509310.html