UNIX网络编程——select函数的并发限制和 poll 函数应用举例
来源：互联网 发布：新网域名转阿里云 编辑：程序博客网 时间：2024/06/05 08:03
一、用select实现的并发服务器，能达到的并发数，受两方面限制
2、select中的fd_set集合容量的限制（FD_SETSIZE，一般为1024） ，这需要重新编译内核。
可以写个测试程序，只建立连接，看看最多能够建立多少个连接，客户端程序如下：
#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <signal.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <errno.h>#include <string.h>#define ERR_EXIT(m) \ do \ { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0)int main(void){ int count = 0; while(1) { int sock; if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) { sleep(4); ERR_EXIT("socket"); } struct sockaddr_in servaddr; memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(5188); servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); if (connect(sock, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) ERR_EXIT("connect"); struct sockaddr_in localaddr; socklen_t addrlen = sizeof(localaddr); if (getsockname(sock, (struct sockaddr *)&localaddr, &addrlen) < 0) ERR_EXIT("getsockname"); printf("ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(localaddr.sin_addr), ntohs(localaddr.sin_port)); printf("count = %d\n", ++count); } return 0;}服务器的代码serv.c#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<arpa/inet.h>#include<netinet/in.h>#include<string.h>#include<signal.h>#include<sys/wait.h>#define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while (0)int main(void){ signal(SIGPIPE, SIG_IGN); int listenfd; //被动套接字(文件描述符），即只可以accept, 监听套接字 if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)// listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) ERR_EXIT("socket error"); struct sockaddr_in servaddr; memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(5188); servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); */ /* inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); */ int on = 1; if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0) ERR_EXIT("setsockopt error"); if (bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) < 0) ERR_EXIT("bind error"); if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) //listen应在socket和bind之后，而在accept之前 ERR_EXIT("listen error"); struct sockaddr_in peeraddr; //传出参数 socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr); //传入传出参数，必须有初始值 int conn; // 已连接套接字(变为主动套接字，即可以主动connect) int i; int client[FD_SETSIZE]; int maxi = 0; // client数组中最大不空闲位置的下标 for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) client[i] = -1; int nready; int maxfd = listenfd; fd_set rset; fd_set allset; FD_ZERO(&rset); FD_ZERO(&allset); FD_SET(listenfd, &allset);int count = 0; while (1) { rset = allset; nready = select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL); if (nready == -1) { if (errno == EINTR) continue; ERR_EXIT("select error"); } if (nready == 0) continue; if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { conn = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&peeraddr, &peerlen); //accept不再阻塞 if (conn == -1) ERR_EXIT("accept error"); printf("count = %d\n", ++count); for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) { if (client[i] < 0) { client[i] = conn; if (i > maxi) maxi = i; break; } } if (i == FD_SETSIZE) { fprintf(stderr, "too many clients\n"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("recv connect ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port)); FD_SET(conn, &allset); if (conn > maxfd) maxfd = conn; if (--nready <= 0) continue; } for (i = 0; i <= maxi; i++) { conn = client[i]; if (conn == -1) continue; if (FD_ISSET(conn, &rset)) { char recvbuf[1024] = {0}; int ret = read(conn, recvbuf, 1024); if (ret == -1) ERR_EXIT("read error"); else if (ret == 0) { //客户端关闭 printf("client close \n"); FD_CLR(conn, &allset); client[i] = -1; close(conn); } fputs(recvbuf, stdout); write(conn, recvbuf, strlen(recvbuf)); if (--nready <= 0) break; } } } return 0;}/* select所能承受的最大并发数受 * 1.一个进程所能打开的最大文件描述符数，可以通过ulimit -n来调整 * 但一个系统所能打开的最大数也是有限的，跟内存有关，可以通过cat /proc/sys/fs/file-max 查看 * 2.FD_SETSIZE(fd_set)的限制，这个需要重新编译内核 */huangcheng@ubuntu:~$ ./serv
count = 1
recv connect ip=127.0.0.1 port=48370
count = 2
recv connect ip=127.0.0.1 port=48371
count = 3
recv connect ip=127.0.0.1 port=48372
count = 4
recv connect ip=127.0.0.1 port=48373
....................................
recv connect ip=127.0.0.1 port=49389
count = 1020
recv connect ip=127.0.0.1 port=49390
accept error: Too many open files
[cpp] view plaincopyprint?
huangcheng@ubuntu:~$ ./cli
ip=127.0.0.1 port=46327
count = 1
ip=127.0.0.1 port=46328
count = 2
ip=127.0.0.1 port=46329
count = 3
ip=127.0.0.1 port=46330
count = 4
ip=127.0.0.1 port=46331
count = 5
ip=127.0.0.1 port=46332
count = 6
ip=127.0.0.1 port=46333
.......................
ip=127.0.0.1 port=47345
count = 1020
ip=127.0.0.1 port=47346
count = 1021
socket: Too many open files
输出太多条目，上面只截取最后几条，从中可以看出对于客户端，最多只能开启1021个连接套接字，因为总共是1024个，还得除去0、1、2。而服务器端只能accept 返回1020个已连接套接字，因为除了0、1、2之外还有一个监听套接字，客户端某一个套接字（不一定是最后一个）虽然已经建立了连接，在已完成连接队列中，但accept 返回时达到最大描述符限制，返回错误，打印提示信息。
也许有人会注意到上面有一行 sleep(4)；当客户端调用socket准备创建第1022个套接字时，如上所示也会提示错误，此时socket函数返回-1出错，如果没有睡眠4s后再退出进程会有什么问题呢？如果直接退出进程，会将客户端所打开的所有套接字关闭掉，即向服务器端发送了很多FIN段，而此时也许服务器端还一直在accept ，即还在从已连接队列中返回已连接套接字，此时服务器端除了关心监听套接字的可读事件，也开始关心前面已建立连接的套接字的可读事件，read 返回0，所以会有很多 client close 字段 参杂在条目的输出中，还有个问题就是，因为read 返回0，服务器端会将自身的已连接套接字关闭掉，那么也许刚才说的客户端某一个连接会被accept 返回，即测试不出服务器端真正的并发容量。
- huangcheng@ubuntu:~$ ./serv
- count = 1
- recv connect ip=127.0.0.1 port=50413
- count = 2
- ....................................
- client close
- client close
- client close
- client close
- ...................................
- recv connect ip=127.0.0.1 port=51433
- client close
- count = 1021
- recv connect ip=127.0.0.1 port=51364
- client close
- client close
二、poll 函数应用举例
- #include <poll.h>
- int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
- struct pollfd {
- int fd; /* file descriptor */
- short events; /* requested events */
- short revents; /* returned events */
- };
结构体中的fd 即套接字描述符，events 即感兴趣的事件，如下图所示，revents 即返回的事件。
参数2：结构体数组的成员个数，即文件描述符个数。
参数3：即超时时间，若为-1，表示永不超时。
poll 跟 select 还是很相似的，比较重要的区别在于poll 所能并发的个数跟FD_SETSIZE无关，只跟一个进程所能打开的文件描述符个数有关，可以在select 程序的基础上修改成poll 程序，在运行服务器端程序之前，使用ulimit -n 2048 将限制改成2048个，注意在运行客户端进程的终端也需更改，因为客户端也会有所限制，这只是临时性的更改，因为子进程会继承这个环境参数，而我们是在bash命令行启动程序的，故在进程运行期间，文件描述符的限制为2048个。
使用poll 函数的服务器端程序如下：
#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<arpa/inet.h>#include<netinet/in.h>#include<string.h>#include<signal.h>#include<sys/wait.h>#include<poll.h>#define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while (0)int main(void){ int count = 0; signal(SIGPIPE, SIG_IGN); int listenfd; //被动套接字(文件描述符），即只可以accept, 监听套接字 if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) // listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) ERR_EXIT("socket error"); struct sockaddr_in servaddr; memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(5188); servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); */ /* inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); */ int on = 1; if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0) ERR_EXIT("setsockopt error"); if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) ERR_EXIT("bind error"); if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) //listen应在socket和bind之后，而在accept之前 ERR_EXIT("listen error"); struct sockaddr_in peeraddr; //传出参数 socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr); //传入传出参数，必须有初始值 int conn; // 已连接套接字(变为主动套接字，即可以主动connect) int i; struct pollfd client[2048]; int maxi = 0; //client[i]最大不空闲位置的下标 for (i = 0; i < 2048; i++) client[i].fd = -1; int nready; client[0].fd = listenfd; client[0].events = POLLIN; while (1) { /* poll检测[0, maxi + 1) */ nready = poll(client, maxi + 1, -1); if (nready == -1) { if (errno == EINTR) continue; ERR_EXIT("poll error"); } if (nready == 0) continue; if (client[0].revents & POLLIN) { conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen); //accept不再阻塞 if (conn == -1) ERR_EXIT("accept error"); for (i = 1; i < 2048; i++) { if (client[i].fd < 0) { client[i].fd = conn; if (i > maxi) maxi = i; break; } } if (i == 2048) { fprintf(stderr, "too many clients\n"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("count = %d\n", ++count); printf("recv connect ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port)); client[i].events = POLLIN; if (--nready <= 0) continue; } for (i = 1; i <= maxi; i++) { conn = client[i].fd; if (conn == -1) continue; if (client[i].revents & POLLIN) { char recvbuf[1024] = {0}; int ret = read(conn, recvbuf, 1024); if (ret == -1) ERR_EXIT("readline error"); else if (ret == 0) //客户端关闭 { printf("client close \n"); client[i].fd = -1; close(conn); } fputs(recvbuf, stdout); write(conn, recvbuf, strlen(recvbuf)); if (--nready <= 0) break; } } } return 0;}/* poll 只受一个进程所能打开的最大文件描述符限制，这个可以使用ulimit -n调整 */参照前面对select 函数的解释不难理解上面的程序，就不再赘述了。来看一下输出：
- root@ubuntu:/home/huangcheng# ulimit -n 2048
- root@ubuntu:/home/huangcheng# su - huangcheng
- huangcheng@ubuntu:~$ ulimit -n
- 2048
- huangcheng@ubuntu:~$ ./serv
- ...........................
- count = 2042
- recv connect ip=127.0.0.1 port=54499
- count = 2043
- recv connect ip=127.0.0.1 port=54500
- count = 2044
- recv connect ip=127.0.0.1 port=54501
- accept error: Too many open files
- root@ubuntu:/home/huangcheng# ulimit -n 2048
- root@ubuntu:/home/huangcheng# su - huangcheng
- huangcheng@ubuntu:~$ ulimit -n
- 2048
- huangcheng@ubuntu:~$./cli
- ..........................
- ip=127.0.0.1 port=54499
- count = 2043
- ip=127.0.0.1 port=54500
- count = 2044
- ip=127.0.0.1 port=54501
- count = 2045
- socket: Too many open files
- huangcheng@ubuntu:~$ cat /proc/sys/fs/file-max
- 101598
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