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1、基本概念
IO多路复用是指内核一旦发现进程指定的一个或者多个IO条件准备读取,它就通知该进程。IO多路复用适用如下场合:
(1)当客户处理多个描述字时(一般是交互式输入和网络套接口),必须使用I/O复用。
(2)当一个客户同时处理多个套接口时,而这种情况是可能的,但很少出现。
(3)如果一个TCP服务器既要处理监听套接口,又要处理已连接套接口,一般也要用到I/O复用。
(4)如果一个服务器即要处理TCP,又要处理UDP,一般要使用I/O复用。
(5)如果一个服务器要处理多个服务或多个协议,一般要使用I/O复用。
与多进程和多线程技术相比,I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小,系统不必创建进程/线程,也不必维护这些进程/线程,从而大大减小了系统的开销。
2、select函数
该函数准许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发送,并只在有一个或多个事件发生或经历一段指定的时间后才唤醒。函数原型如下:
#include#include int select(int maxfdp1,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout) 返回值:就绪描述符的数目,超时返回0,出错返回-1
函数参数介绍如下:
(1)第一个参数maxfdp1指定待测试的描述字个数,它的值是待测试的最大描述字加1(因此把该参数命名为maxfdp1),描述字0、1、2...maxfdp1-1均将被测试。
(2)中间的三个参数readset、writeset和exceptset指定我们要让内核测试读、写和异常条件的描述字。如果对某一个的条件不感兴趣,就可以把它设为空指针。struct fd_set可以理解为一个集合,这个集合中存放的是文件描述符,可通过以下四个宏进行设置:
void FD_ZERO(fd_set *fdset); //清空集合
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset); //将一个给定的文件描述符加入集合之中
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); //将一个给定的文件描述符从集合中删除
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); // 检查集合中指定的文件描述符是否可以读写
(3)timeout告知内核等待所指定描述字中的任何一个就绪可花多少时间。其timeval结构用于指定这段时间的秒数和微秒数。
struct timeval{
long tv_sec; //seconds
long tv_usec; //microseconds
};
这个参数有三种可能:
(1)永远等待下去:仅在有一个描述字准备好I/O时才返回。为此,把该参数设置为空指针NULL。
(2)等待一段固定时间:在有一个描述字准备好I/O时返回,但是不超过由该参数所指向的timeval结构中指定的秒数和微秒数。
(3)根本不等待:检查描述字后立即返回,这称为轮询。为此,该参数必须指向一个timeval结构,而且其中的定时器值必须为0。
3、测试程序
写一个TCP回射程序,程序的功能是:客户端向服务器发送信息,服务器接收并原样发送给客户端,客户端显示出接收到的信息。
服务端程序如下所示:
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 #include 11 12 #define IPADDRESS "127.0.0.1" 13 #define PORT 8787 14 #define MAXLINE 1024 15 #define LISTENQ 5 16 17 //函数声明 18 //创建套接字并进行绑定 19 static int socket_bind(const char* ip,int port); 20 //IO多路复用select 21 static void do_select(int listenfd); 22 //处理多个连接 23 static void handle_connection(int *connfds,int num,fd_set *prset,fd_set *pallset); 24 25 int main(int argc,char *argv[]) 26 { 27 int listenfd,connfd,sockfd; 28 struct sockaddr_in cliaddr; 29 socklen_t cliaddrlen; 30 listenfd = socket_bind(IPADDRESS,PORT); 31 listen(listenfd,LISTENQ); 32 do_select(listenfd); 33 return 0; 34 } 35 36 static int socket_bind(const char* ip,int port) 37 { 38 int listenfd; 39 struct sockaddr_in servaddr; 40 listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); 41 if (listenfd == -1) 42 { 43 perror("socket error:"); 44 exit(1); 45 } 46 bzero(&servaddr,sizeof(servaddr)); 47 servaddr.sin_family = AF_INET; 48 inet_pton(AF_INET,ip,&servaddr.sin_addr); 49 servaddr.sin_port = htons(port); 50 if (bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1) 51 { 52 perror("bind error: "); 53 exit(1); 54 } 55 return listenfd; 56 } 57 58 static void do_select(int listenfd) 59 { 60 int connfd,sockfd; 61 struct sockaddr_in cliaddr; 62 socklen_t cliaddrlen; 63 fd_set rset,allset; 64 int maxfd,maxi; 65 int i; 66 int clientfds[FD_SETSIZE]; //保存客户连接描述符 67 int nready; 68 //初始化客户连接描述符 69 for (i = 0;i < FD_SETSIZE;i++) 70 clientfds[i] = -1; 71 maxi = -1; 72 FD_ZERO(&allset); 73 //添加监听描述符 74 FD_SET(listenfd,&allset); 75 maxfd = listenfd; 76 //循环处理 77 for ( ; ; ) 78 { 79 rset = allset; 80 //获取可用描述符的个数 81 nready = select(maxfd+1,&rset,NULL,NULL,NULL); 82 if (nready == -1) 83 { 84 perror("select error:"); 85 exit(1); 86 } 87 //测试监听描述符是否准备好 88 if (FD_ISSET(listenfd,&rset)) 89 { 90 cliaddrlen = sizeof(cliaddr); 91 //接受新的连接 92 if ((connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&cliaddrlen)) == -1) 93 { 94 if (errno == EINTR) 95 continue; 96 else 97 { 98 perror("accept error:"); 99 exit(1);100 }101 }102 fprintf(stdout,"accept a new client: %s:%d\n", inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port);103 //将新的连接描述符添加到数组中104 for (i = 0;i maxfd ? connfd : maxfd);121 //记录客户连接套接字的个数122 maxi = (i > maxi ? i : maxi);123 if (--nready <= 0)124 continue;125 }126 //处理客户连接127 handle_connection(clientfds,maxi,&rset,&allset);128 }129 }130 131 static void handle_connection(int *connfds,int num,fd_set *prset,fd_set *pallset)132 {133 int i,n;134 char buf[MAXLINE];135 memset(buf,0,MAXLINE);136 for (i = 0;i <= num;i++)137 {138 if (connfds[i] < 0)139 continue;140 //测试客户描述符是否准备好141 if (FD_ISSET(connfds[i],prset))142 {143 //接收客户端发送的信息144 n = read(connfds[i],buf,MAXLINE);145 if (n == 0)146 {147 close(connfds[i]);148 FD_CLR(connfds[i],pallset);149 connfds[i] = -1;150 continue;151 }152 printf("read msg is: ");153 write(STDOUT_FILENO,buf,n);154 //向客户端发送buf155 write(connfds[i],buf,n);156 }157 }158 }
客户端程序如下:
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 11 #define MAXLINE 102412 #define IPADDRESS "127.0.0.1"13 #define SERV_PORT 878714 15 #define max(a,b) (a > b) ? a : b16 17 static void handle_connection(int sockfd);18 19 int main(int argc,char *argv[])20 {21 int sockfd;22 struct sockaddr_in servaddr;23 sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);24 bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));25 servaddr.sin_family = AF_INET;26 servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);27 inet_pton(AF_INET,IPADDRESS,&servaddr.sin_addr);28 connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));29 //处理连接描述符30 handle_connection(sockfd);31 return 0;32 }33 34 static void handle_connection(int sockfd)35 {36 char sendline[MAXLINE],recvline[MAXLINE];37 int maxfdp,stdineof;38 fd_set rset;39 int n;40 FD_ZERO(&rset);41 for (; ;)42 {43 //添加标准输入描述符44 FD_SET(STDIN_FILENO,&rset);45 //添加连接描述符46 FD_SET(sockfd,&rset);47 maxfdp = max(STDIN_FILENO,sockfd);48 //进行轮询49 select(maxfdp+1,&rset,NULL,NULL,NULL);50 //测试连接套接字是否准备好51 if (FD_ISSET(sockfd,&rset))52 {53 n = read(sockfd,recvline,MAXLINE);54 if (n == 0)55 {56 fprintf(stderr,"client: server is closed.\n");57 close(sockfd);58 FD_CLR(sockfd,&rset);59 }60 write(STDOUT_FILENO,recvline,n);61 }62 //测试标准输入是否准备好63 if (FD_ISSET(STDIN_FILENO,&rset))64 {65 n = read(STDIN_FILENO,sendline,MAXLINE);66 if (n == 0)67 {68 FD_CLR(STDIN_FILENO,&rset);69 continue;70 }71 write(sockfd,sendline,n);72 }73 }74 }
4、程序结果
启动服务程序,执行两个客户程序进行测试,结果如下图所示:
参考:
转载地址:https://blog.csdn.net/yyyyyyyyyywwwwwwwwww/article/details/45577251 如侵犯您的版权,请留言回复原文章的地址,我们会给您删除此文章,给您带来不便请您谅解!