select模型详解

转载： http://www.360doc.com/content/13/1017/17/14269736_322160038.shtml

讲一下套接字模式和套接字I/O模型的区别。先说明一下，只针对Winsock，如果你要骨头里挑鸡蛋把UNIX下的套接字概念来往这里套，那就不关我的事。
套接字模式：阻塞套接字和非阻塞套接字。或者叫同步套接字和异步套接字。
套接字模型：描述如何对套接字的I/O行为进行管理。
Winsock提供的I/O模型一共有五种：
select,WSAAsyncSelect,WSAEventSelect,Overlapped,Completion。今天先讲解select。

1：select模型（选择模型）
先看一下下面的这句代码：
int iResult = recv(s, buffer,1024);
这 是用来接收数据的，在默认的阻塞模式下的套接字里，recv会阻塞在那里，直到套接字连接上有数据可读，把数据读到buffer里后recv函数才会返 回，不然就会一直阻塞在那里。在单线程的程序里出现这种情况会导致主线程（单线程程序里只有一个默认的主线程）被阻塞,这样整个程序被锁死在这里，如果永 远没数据发送过来，那么程序就会被永远锁死。这个问题可以用多线程解决，但是在有多个套接字连接的情况下，这不是一个好的选择，扩展性很差。Select 模型就是为了解决这个问题而出现的。
再看代码：

int iResult = ioctlsocket(s, FIOBIO, (unsigned long *)&ul);
iResult = recv(s, buffer,1024);

这 一次recv的调用不管套接字连接上有没有数据可以接收都会马上返回。原因就在于我们用ioctlsocket把套接字设置为非阻塞模式了。不过你跟踪一 下就会发现，在没有数据的情况下，recv确实是马上返回了，但是也返回了一个错误：WSAEWOULDBLOCK，意思就是请求的操作没有成功完成。看 到这里很多人可能会说，那么就重复调用recv并检查返回值，直到成功为止，但是这样做效率很成问题，开销太大。
感谢天才的微软工程师吧，他们给我们提供了好的解决办法。
先看看select函数
int select(
int nfds, 
fd_set FAR *readfds, 
fd_set FAR *writefds, 
fd_set FAR *exceptfds, 
const struct timeval FAR *timeout 
);
第一个参数不要管，会被系统忽略的。第二个参数是用来检查套接字可读性，也就说检查套接字上是否有数据可读，同样，第三个参数用来检查数据是否可以发出。最后一个是检查是否有带外数据可读取。
参数详细的意思请去看MSDN，这里限于篇幅不详细解释了。
最后一个参数是用来设置select等待多久的，是个结构：
struct timeval {
long tv_sec; // seconds 
long tv_usec; // and microseconds 
};
如果将这个结构设置为(0,0)，那么select函数会马上返回。
说了这么久，select的作用到底是什么？
他的作用就是：防止在在阻塞模式的套接字里被锁死，避免在非阻塞套接字里重复检查WSAEWOULDBLOCK错误。
他的工作流程如下：
1：用FD_ZERO宏来初始化我们感兴趣的fd_set，也就是select函数的第二三四个参数。
2：用FD_SET宏来将套接字句柄分配给相应的fd_set。
3：调用select函数。
4： 用FD_ISSET对套接字句柄进行检查，如果我们所关注的那个套接字句柄仍然在开始分配的那个fd_set里，那么说明马上可以进行相应的IO操作。比 如一个分配给select第一个参数的套接字句柄在select返回后仍然在select第一个参数的fd_set里，那么说明当前数据已经来了，马上可 以读取成功而不会被阻塞。


下面给出一个简单的select模型的服务端套接字。

#include “iostream.h”#include “winsock2.h”#include “windows.h”#define InternetAddr "127.0.0.1"#define iPort 5055#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")void main(){　　　　WSADATA wsa;　　　　WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsa);　　　　　　　　SOCKET fdServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);　　　　　　　　struct sockaddr_in server;　　　　server.sin_family = AF_INET;　　　　server.sin_addr.s_addr = inet_addr(InternetAddr);　　　　server.sin_port = htons(iPort);　　　　　　　　int ret = bind(fdServer, (sockaddr*)&server, sizeof(server));　　　　ret = listen(fdServer, 4);　　　　SOCKET AcceptSocket; 　　　　fd_set fdread;　　　　timeval tv;　　　　int nSize; 　　　　while(1)　　　　{　　　　　　　　　　　　　　　　FD_ZERO(&fdread);//初始化fd_set　　　　　　　　FD_SET(fdServer, &fdread);//分配套接字句柄到相应的fd_set　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　tv.tv_sec = 2;//这里我们打算让select等待两秒后返回，避免被锁死，也避免马上返回　　　　　　　　tv.tv_usec = 0;　　　　　　　　　　　　　　　　select(0, &fdread, NULL, NULL, &tv);　　　　　　　　　　　　　　　　nSize = sizeof(server);　　　　　　　　if (FD_ISSET(fdServer, &fdread))//如果套接字句柄还在fd_set里，说明客户端已经有connect的请求发过来了，马上可以accept成功　　　　　　　　{　　　　　　　　　　　　AcceptSocket = accept(fdServer,( sockaddr*) &server, &nSize);　　　　　　　　　　　　break;　　　　　　　　}　　　　　　　　　　　　　　　　else//还没有客户端的connect请求，我们可以去做别的事，避免像没有用select方式的阻塞套接字程序被锁死的情况，如果没用select,当程序运行到accept的时候客户端恰好没有connect请求，那么程序就会被锁死，做不了任何事情　　　　　　　　{　　　　　　　　　　　　//do something　　　　　　　　　　　　::MessageBox(NULL, "waiting", "recv", MB_ICONINFORMATION);//别的事做完后，继续去检查是否有客户端连接请求　　　　　　　　}　　　　}　　　　char buffer[128];　　　　ZeroMemory(buffer, 128);　　　　ret = recv(AcceptSocket,buffer,128,0);//这里同样可以用select，用法和上面一样　　　　::MessageBox(NULL, buffer, "recv", MB_ICONINFORMATION);　　　　closesocket(AcceptSocket);　　　　WSACleanup();　　　　　　　　return;}

使用select模型还会用到以下几个函数：

　　　FD_CLR(s,*set):从set中删除套接字s

         FD_ISSET(s,*set):检查s是否set集合的一名成员,

        FD_SET(s,*set)：将套接字s加入到set集

　　FD_ZERO(*set):清空set集合。

　　下面是一个基于select模型的服务器例子，可管理多个客户端连接：

 

// Selecterver.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include "stdafx.h"#include <winsock2.h>#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")#define  PORT  1688 //Initilize the listen socketbool InitAndListen(SOCKET &sListen){    WSADATA wsaData;    sockaddr_in local;    WORD version=MAKEWORD(2,0);    int ret=WSAStartup(version,&wsaData);    if(ret != 0)    {        printf("WASStarup failed\n");        return 0;    }    local.sin_family=AF_INET;    local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;    local.sin_port=htons((u_short)PORT);    //Initial socket    sListen=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);    if(sListen == INVALID_SOCKET)    {        printf("Initial socket failed\n");        return 0;    }    //Bind socket    if(bind(sListen,(sockaddr*)&local,sizeof(local))!=0)    {        printf("Bind socket failed\n");        return 0;    }    if(listen(sListen,10)!=0)  //Listen socket　{　　        printf("Listen socket failed");                 return 0;    }    return 1;}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){        SOCKET sListen;    if(InitAndListen(sListen) == 0)    {        return 0;    }    printf("Server wait for client connect...\n");    fd_set fdSocket;    FD_ZERO(&fdSocket);    FD_SET(sListen,&fdSocket);    //Add the listen socket to FD_set : fdSocket    while (true)    {        //assign the fdSocket to fdRead to select        fd_set fdRead = fdSocket;        int nRet = select(NULL,&fdRead,NULL,NULL,NULL);        if (nRet <= 0)        {            printf("select failed\n");            break;        }             for(int i=0;i<(int)fdSocket.fd_count;i++)        {             //check whether the socket is set            if(FD_ISSET(fdSocket.fd_array[i],&fdRead))             {                //New connect come                if(fdSocket.fd_array[i] == sListen)                {                    sockaddr_in addrRemote;                    int nAddrLen=sizeof(addrRemote);                    SOCKET sNew=::accept(sListen,(sockaddr*)&addrRemote,&nAddrLen);                    FD_SET(sNew,&fdSocket);//Put it to fdSocket sets                    printf("Client %s connected\n",inet_ntoa(addrRemote.sin_addr));                }                else                {                    char buffer[1024];                    memset(buffer,0,1024);                    int nRecev = recv(fdSocket.fd_array[i],buffer,1024,0);                    if (nRecev > 0)                    {                        printf("Received Client Msg:%s\n",buffer);                        //echo back                        send(fdSocket.fd_array[i],buffer,strlen(buffer),0);                    }                    else                    {                        //Close the socket and clear from the sets                        closesocket(fdSocket.fd_array[i]);                        FD_CLR(fdSocket.fd_array[i],&fdSocket);                    }                }            }        }    }    return 0;}

Select模型的 单服务器多客户端示范代码

#include <stdio.h>#include <iostream>#include <winsock2.h>using namespace std;int main(){    WORD version = MAKEWORD(2,2);    WSADATA wsaData;    SOCKET listenSocket;    SOCKET acceptSocket;    SOCKET clientSocket[FD_SETSIZE];    int static index = 0;    DWORD block = 1L;    FD_SET ReadSet;   //加载SOCKET库    int f = WSAStartup(version,&wsaData);    if (f != 0){        cout<<"加载Winsock 库错误！ 错误号："<<WSAGetLastError()<<endl;        return -1;    }    //创建监听SOCKET    listenSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);    if (listenSocket == INVALID_SOCKET){        WSACleanup();        cout<<"创建监听SOCKET失败！ 错误号："<<WSAGetLastError()<<endl;        return -1;    }    cout<<"监听SOCKET创建成功!\n"<<endl;    //构造服务器地址    SOCKADDR_IN serverIp;                serverIp.sin_family = AF_INET;                serverIp.sin_port = htons(8108);                serverIp.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);    if (bind(listenSocket,(SOCKADDR*)&serverIp,sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR){        cout<<"绑定服务器错误！ 错误号："<<WSAGetLastError()<<endl;        return -1;     }    cout<<"绑定操作成功!\n"<<endl;    if (listen(listenSocket,10) == SOCKET_ERROR){        cout<<"进入监听模式错误！ 错误号："<<WSAGetLastError()<<endl;        return -1;    }    cout<<"服务器已进入监听模式!\n"<<endl;    if (ioctlsocket(listenSocket,FIONBIO,&block) == SOCKET_ERROR){Cout<<"监听SOCKET设置为非阻塞模式错误！ 错误号："<<WSAGetLastError()<<endl;        return -1;    }    cout<<"监听SOCKET已设置为非阻塞模式!\n\n\n"<<endl;    //非阻塞模式接受客户端连接    while(TRUE){          cout<<"持续按非阻塞模式接受客户端连接请求!\n\n"<<endl;          //将读SET 清0          FD_ZERO(&ReadSet);          //将已有客户端连接放到集合中!          for (int i = 0; i < index; i  ){        cout<<"将clientSocket["<<i<<"]放到ReadSet集合中!\n"<<endl;               FD_SET(clientSocket[i],&ReadSet);          }        cout<<"监听SOCKET 放入 ReadSet集合中!\n\n"<<endl;          FD_SET(listenSocket,&ReadSet);          if (select(0,&ReadSet,NULL,NULL,NULL) == SOCKET_ERROR              cout<<"select 监听SOCET错误! 错误号："<<WSAGetLastError()<<endl;              system("pause");              return -1;          }          cout<<"select 返回 说明已有客户端进行连接或有客户端数据读取或有客户端连接断开!\n\n\n"<<endl;              if (FD_ISSET(listenSocket,&ReadSet)){                  cout<<"当前ReadSet中存监听SOCKET!\n\n"<<endl;                  acceptSocket = accept(listenSocket,NULL,NULL);                  if (acceptSocket != INVALID_SOCKET){             cout<<"客户端建立连接成功并保存到clientSocket["<<index<<"]中!\n\n"<<endl;                      clientSocket[index] = acceptSocket;                      index++   ;                  }else {                      cout<<"接收客户端连接错误! 错误号："<<WSAGetLastError()<<endl;                   continue;                  }              }              for (int j = 0; j < index; j  ){                  if (FD_ISSET(clientSocket[j],&ReadSet)){                      cout<<"当前ReadSet集合中有客户端SOCKET clientSocket["<<j<<"]可读数据!\n [message]"                      char buffer[100]; memset(buffer,0,100);                      if (recv(clientSocket[j],buffer,100,0) != SOCKET_ERROR){                          cout<<buffer<<"[/messsage]\n"<<endl;                      }else {                          cout<<"客户端clientSocket["<<j<<"]出现错误! 错误号："<<WSAGetLastError()<<endl;                          clientSocket[j] = NULL;                          index –;                          closesocket(clientSocket[j])                          break;                      } }            }    }  } 

下面这段代码与上面所述的While(True)部分基本一致,但我本人感觉下面的方法更好.

while(true) {      fd_set fdRead=fdSocket;      if (::select(0,&fdSocket,NULL,NULL,NULL)==SOCKET_ERROR)      {            continue;       }       else       {             TRACE("Wait somebody % i\n ",fdSocket.fd_count);            for(int i=0;i<(int)fdSocket.fd_count;i++)                {             if(FD_ISSET( fdSocket.fd_array[i], &fdSocket))            {                 if(fdSocket.fd_array[i]==sListen)                    {                       CString strIP;                      sockaddr_in addrRemote;                      int nAddrLen=sizeof(addrRemote);                      SOCKET sNew=::accept(sListen,(sockaddr*)&addrRemote,&nAddrLen);                      FD_SET(sNew,&fdSocket);                      strIP.Format( "%s",inet_ntoa(addrRemote.sin_addr) );                      TRACE("NEW COME    %s\n",strIP);                 }//end if ==slisten                 else                 {                     int nRecev=::recv(fdSocket.fd_array[i],(char*)&recvPacket,sizeof(recvPacket),0);                     if (nRecev>0)                     {                         TRACE("recv msg %s\n",recvPacket);                     }                     else                     {                         ::closesocket(fdSocket.fd_array[i]);                         FD_CLR(fdSocket.fd_array[i],&fdSocket);                     }                 }            }        }        } }   return 0;