【网络】（十）select的限制与解决方法poll
来源：互联网 发布：java的方法的重载 编辑：程序博客网 时间：2024/05/16 10:56
在前面的《第七篇》和《第八篇》文章中已经使用select函数对服务器和客户端进行了重写，但这有个问题存在，如果有非常多的客户端需要连接到服务器，那很可能连接到1020个客户端时，服务端就会报错了，原因在于用select实现的并发服务器能够达到的并发数，受两方面限制
- 一个进程能打开的最大文件描述符限制，这可通过调整内核参数修改！
- select中的fd_set集合容量的限制（FD_SETSIZE）,它不易修改，否则需要重新编译内核！
2、解决方案
基于select函数的上述限制，所以当客户端数量比较大的时候，就得抛弃它使用poll函数！
poll函数原型
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);select函数原型
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout)poll与select不同在于，它舍弃了fd_set集合，采用了struct pollfd结构体数组，这就避开了fd_set集合大小的限制！
完整源码
handle.h
#ifndef _HANDLE_H_#define _HANDLE_H_#include <errno.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <netinet/tcp.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <arpa/inet.h>#include <stdbool.h>#include <sys/resource.h>#define handle_error(msg) \ do{perror(msg);exit(EXIT_FAILURE);}while(0)/** init -- 初始化环境设置，设置最大文件描述富* 参数： @maxfd:最大文件描述符*/void init(int maxfd);/** readn -- 读取指定字节的数据后返回* 参数： @fd: 文件描述符 @buf: 数据接收缓冲区 @count: 要读取的字节数* 返回值： 读取成功，返回值应该等于count；失败，返回-1*/ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count);/** writen -- 写入指定字节的数据后返回* 参数： @fd: 文件描述符 @buf: 数据缓冲区 @count: 要写入的字节数* 返回值： 写入成功，返回值应该等于count；失败，返回-1*/ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count);/** recv_peek -- 从套接字接收缓冲区中接收数据，但并不从缓冲去中清除该数据* 参数： @fd: 文件描述符 @buf: 数据接收缓冲区 @count: 要读取的字节数* 返回值： 读取成功，返回读取到的字节数；失败，返回-1*/ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf, size_t len);/** recvline -- 从套接字接收缓冲区中接收一行数据，该数据以'\n'结尾* 参数： @sockfd: 套接字描述符 @buf: 数据接收缓冲区 @maxlen: 缓冲区长度* 返回值： 读取成功，返回读取到的字节数；失败，返回-1*/ssize_t recvline(int sockfd, void *buf, size_t maxlen);#endifhandle.c
#include "handle.h"/** init -- 初始化环境设置，设置最大文件描述富* 参数： @maxfd:最大文件描述符*/void init(int maxfd){ struct rlimit limit; if(getrlimit(RLIMIT_NOFILE,&limit) == -1) handle_error("getrlimit"); limit.rlim_cur = maxfd; if(setrlimit(RLIMIT_NOFILE,&limit) == -1) handle_error("setrlimit"); if(getrlimit(RLIMIT_NOFILE,&limit) == -1) handle_error("getrlimit"); printf("getrlimit = %d\n",(int)limit.rlim_cur);}/** readn -- 读取指定字节的数据后返回* 参数： @fd: 文件描述符 @buf: 数据接收缓冲区 @count: 要读取的字节数* 返回值： 读取成功，返回值应该等于count；失败，返回-1*/ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count){ if((fd < 0) || (buf == NULL) || (count < 0)) return -1; size_t nleft = count; //剩余字节数 ssize_t nread = 0; //已读字节数 char *pbuf = (char*)buf; while(nleft > 0) { if((nread = read(fd, pbuf, nleft)) < 0) { if(errno == EINTR) continue; return -1; } else if (nread == 0) return count - nleft; pbuf += nread; nleft -= nread; } return count;}/** writen -- 写入指定字节的数据后返回* 参数： @fd: 文件描述符 @buf: 数据缓冲区 @count: 要写入的字节数* 返回值： 写入成功，返回值应该等于count；失败，返回-1*/ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count){ if((fd < 0) || (buf == NULL) || (count < 0)) return -1; size_t nleft = count; //剩余字节数 ssize_t nwritten = 0; //已发送字节数 char *pbuf = (char*)buf; while (nleft > 0) { if((nwritten = write(fd, pbuf, nleft)) < 0) { if(errno == EINTR) continue; return -1; } else if(nwritten == 0) continue; pbuf += nwritten; nleft -= nwritten; } return count;}/** recv_peek -- 从套接字接收缓冲区中接收数据，但并不从缓冲去中清除该数据* 参数： @fd: 文件描述符 @buf: 数据接收缓冲区 @count: 要读取的字节数* 返回值： 读取成功，返回读取到的字节数；失败，返回-1*/ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf, size_t len){ while(true) { int iret = recv(sockfd, buf, len, MSG_PEEK); if(iret == -1 && errno == EINTR) //如果失败是因为信号中端，那么就重新再试 continue; return iret; }}/** recvline -- 从套接字接收缓冲区中接收一行数据，该数据以'\n'结尾* 参数： @sockfd: 套接字描述符 @buf: 数据接收缓冲区 @maxlen: 缓冲区长度* 返回值： 读取成功，返回读取到的字节数；失败，返回-1*/ssize_t recvline(int sockfd, void *buf, size_t maxlen){ int iret = 0; int nread = 0; //已读数据 char *pbuf = (char*)buf; int nleft = maxlen; //剩余字符 while(true) { iret = recv_peek(sockfd, pbuf, nleft); if(iret < 0) return iret; //读取失败 else if(iret == 0) return iret; //对方关闭套接口 nread = iret; if(nread > nleft) //已经读取到的数据只可能小于或者等于剩余的数据 exit(EXIT_FAILURE); for(int i = 0; i < nread; i++) { if(pbuf[i] == '\n') { iret = readn(sockfd, pbuf, i+1); //从缓冲区中读走包括\n在内的数据 if(iret != i+1) exit(EXIT_FAILURE); //没有读取都i+1个数据，说明失败 return iret; //读取到\n返回 } } //在当前读到的数据中没有发现\n,那么先将这部分数据从缓冲区中读走，然后接着偷窥后面的数据 nleft -= nread; iret = readn(sockfd, pbuf, nread); if(iret != nread) exit(EXIT_FAILURE); pbuf += nread; } return -1;}服务端源码
server.c
#include <string.h>#include <signal.h>#include <poll.h>#include "handle.h"#define FD_MAXSIZE 2048 //最大客户端数量//为了防止SIGPIPE信号产生而终止了进程，所以捕获此信号void handle_sigpipe(void){ struct sigaction act; act.sa_handler = SIG_IGN; //忽略SIGPIPE信号 act.sa_flags = 0; sigemptyset(&act.sa_mask); if(sigaction(SIGPIPE, &act, NULL) == -1) handle_error("sigaction");}int main(void){ init(FD_MAXSIZE); handle_sigpipe(); //捕获SIGPIPE信号 int sk_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM , IPPROTO_TCP); if(sk_fd < 0) handle_error("socket"); //使用REUSEADDR，不必等待TIME_WAIT 状态消失，就可以重新使用端口 int on = 1; if(setsockopt(sk_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0) { close(sk_fd); handle_error("setsockopt"); } struct sockaddr_in sr_addr; memset(&sr_addr,0,sizeof(sr_addr)); sr_addr.sin_family = AF_INET; sr_addr.sin_port = htons(5188); sr_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); if(bind(sk_fd, (struct sockaddr*)&sr_addr, sizeof(sr_addr)) < 0) { close(sk_fd); handle_error("bind"); } //被动套接字 if(listen(sk_fd, SOMAXCONN) < 0) //内核为此套接字排队的最大连接数由SOMAXCONN宏指定 { close(sk_fd); handle_error("listen"); } //使用poll函数实现单进程并发服务器 int maxindex = 0; //client_sk数组最大已用位置 int maxindex_last = maxindex; //maxindex上一次的值 int nready = 0; struct pollfd client_sk[FD_MAXSIZE]; //存储客户端连接信息 for(int i = 0; i < FD_MAXSIZE; i++) { client_sk[i].fd = -1; } client_sk[0].fd = sk_fd; client_sk[0].events = POLLIN; //监听的事件 while (true) { nready = poll(client_sk, maxindex+1, -1); //超时10s if(nready == 0) { printf("poll time out!\n"); continue; }else if (nready == -1) { if(errno == EINTR) continue; handle_error("poll"); } if(client_sk[0].revents & POLLIN) //检测到监听套接字事件 { //调用accept建立连接 struct sockaddr_in cl_addr; socklen_t cl_length = sizeof(cl_addr); memset(&cl_addr,0,sizeof(cl_addr)); int ac_sk = accept(sk_fd, (struct sockaddr *)&cl_addr, &cl_length); if(ac_sk < 0) { if(errno == EINTR) continue; handle_error("accept"); } int i; for(i = 0; i < FD_MAXSIZE; i++) { if(client_sk[i].fd < 0) { client_sk[i].fd = ac_sk; //加入到监听集合中 client_sk[i].events = POLLIN; if(maxindex < i) { maxindex_last = maxindex; //保存历史记录 maxindex = i; //更新最大已用位置 } break; } } if(i == FD_MAXSIZE) //client_sk数组空间已满，客户端太多 { fprintf(stderr, "Client too many!"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Connect ip = %s\tport = %d\n",inet_ntoa(cl_addr.sin_addr),ntohs(cl_addr.sin_port)); if(--nready <= 0) //如果除了监听套接字外没有其他套接字发生事件 continue; } //客户端连接套接字发生事件 for(int i = 0; i <= maxindex; i++) { int conn_sk = client_sk[i].fd; if(client_sk[i].revents & POLLIN) { //有数据可以接收 char recvbuf[1024]; memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf)); int iret = recvline(conn_sk,recvbuf,sizeof(recvbuf)); //获取包数据长度 if(iret == -1) handle_error("read"); else if(iret == 0) { //客户端关闭，删除对应的连接套接字 if(i == maxindex) { maxindex = maxindex_last; //如果删除的描述符的位置是当前最大已用位置 } client_sk[i].fd = -1; printf("Client was closed!\n"); close(conn_sk); } fputs(recvbuf,stdout); sleep(4); writen(conn_sk, recvbuf, strlen(recvbuf)); //回传数据 if(--nready <= 0) //判断是否处理完 break; } } } for(int i = 0; i <= maxindex; i++) { close(client_sk[i].fd); } close(sk_fd); return 0;}客户端源码
client.c
#include <string.h>#include <poll.h>#include "handle.h"#define FD_MAXSIZE 2void client_handler(int sk_fd){ //使用poll函数实现单进程并发服务器 int nready = 0; struct pollfd client_sk[FD_MAXSIZE]; //存储客户端连接信息 for(int i = 0; i < FD_MAXSIZE; i++) { client_sk[i].fd = -1; } int fd_stdin = fileno(stdin); //获得标准输入的描述符，防止输入重定向 bool stdinflag = true; //表示是否需要select监听stdin client_sk[0].fd = fd_stdin; client_sk[0].events = POLLIN; client_sk[1].fd = sk_fd; client_sk[1].events = POLLIN; while(true) { if(!stdinflag) { client_sk[0].fd = -1; } nready = poll(client_sk, 2, -1); if(nready == -1) { if(errno == EINTR) continue; handle_error("poll"); }else if(nready == 0) { printf("poll time out!\n"); continue; } if(client_sk[0].revents & POLLIN) //标准输入产生读事件 { char sendbuf[1024] = {0}; if(fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) == NULL) { //如果从标准输入接收到EOF，表示我们想关闭发送端口 stdinflag = false; //让select不再对stdin进行监听 printf("Ctrl + D\n"); shutdown(sk_fd, SHUT_WR); //只关闭写端，对方会收到FIN段 } else { writen(sk_fd, sendbuf, strlen(sendbuf)); //发送数据 memset(&sendbuf, 0, sizeof(sendbuf)); } } if(client_sk[1].events & POLLIN) //套接口产生了读事件 { char recvbuf[1024] = {0}; int iret = recvline(sk_fd, recvbuf, sizeof(recvbuf)); //接收包数据长度 if(iret == -1) handle_error("read"); else if(iret == 0) { printf("Server was closed!\n"); break; } fputs(recvbuf, stdout); memset(&recvbuf, 0, sizeof(recvbuf)); } }}int main(void){ int sk_fd; sk_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM , IPPROTO_TCP); if(sk_fd < 0) handle_error("socket"); struct sockaddr_in sr_addr; memset(&sr_addr,0,sizeof(sr_addr)); sr_addr.sin_family = AF_INET; sr_addr.sin_port = htons(5188); sr_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); if(connect(sk_fd, (struct sockaddr*)&sr_addr, sizeof(sr_addr)) < 0) { close(sk_fd); handle_error("connect"); } client_handler(sk_fd); close(sk_fd); return 0;}压力测试客户端
conncilent.c
发起大量的连接请求，测试服务器的容量！
#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <errno.h>#include <stdlib.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <netinet/tcp.h>#include <string.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include "handle.h"#define FD_MAXSIZE 4096//发起4096次连接请求int main(void){ init(FD_MAXSIZE); int sk_fd; for(int i = 0; i < FD_MAXSIZE; i++) { sk_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM , IPPROTO_TCP); if(sk_fd < 0) handle_error("socket"); struct sockaddr_in sr_addr; memset(&sr_addr,0,sizeof(sr_addr)); sr_addr.sin_family = AF_INET; sr_addr.sin_port = htons(5188); sr_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); if(connect(sk_fd, (struct sockaddr*)&sr_addr, sizeof(sr_addr)) < 0) { handle_error("connect"); } printf("Count = %d: Connect ip = %s\tport = %d\n",i,inet_ntoa(sr_addr.sin_addr),ntohs(sr_addr.sin_port)); } return 0;} 0 0
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