Socket编程中的select多路复用
2011年05月21日
Socket编程中的select多路复用
阻塞方式(block),顾名思义,就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件的发生,假如事件没有发生,进程或线程就被阻塞,函数不能立即返回。
非阻塞方式(non-block),就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生,一旦执行肯定返回,以返回值的不同来反映函数的执行情况,假如事件发生则和阻塞方式相同,若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生,而进程或线程继续执行,所以效率较高。
套接字相关函数默认时采用阻塞方式操作,而大多数情况下,程序不仅仅只拥有一个套接字。当进程以阻塞方式操作其中之一时,必将导致不能使用其他的套接字。如果希望这些套接字同时工作,就必须设计并发的套接字程序,即在一个套接字读写的同时保证另一个套接字也能正常地操作。
多路复用函数select把一些文件描述符集合在一起,如果某个文件描述符的状态发生变化,比如进入"写就绪"或者"读就绪"状态,函数select会立即返回,并且通知进程读取或写入数据;如果没有I/O到达,进程将进入阻塞,直到函数select超时退出为止。
套接字也是文件,函数select也支持套接字描述符,并且可以应用在TCP协议和UDP协议的套接字中。利用多路复用,进程就可以同时监控多个套接字信息,在多个套接字上并发地执行操作。
Select的函数格式:
int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,
fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);
先说明两个结构体:
第一,struct fd_set能够理解为文件描述符的集合
fd_set集合能够通过一些宏由人为来操作,比如清空集合FD_ZERO(fd_set *),将一个给定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set*),将一个给定的文件描述符从集合中删除FD_CLR(int,fd_set*),检查集合中指定的文件描述符是否能够读写FD_ISSET(int ,fd_set* )。
第二,struct timeval代表时间值
struct timeval{
long tv_sec;/*秒*/
long tv_usec;/*毫秒*/
};
具体解释select的参数:
int maxfdp是个整数值,是指集合中任何文件描述符的范围,即任何文件描述符的最大值加1,也可以将它设置为FD_SETSIZE,这是中的一个常量,它说明了最大文件描述符数(通常是1024)。
fd_set*readfds是指向fd_set结构的指针,这个集合中应该包括文件描述符,我们是要监控这些文件描述符的读变化的,即我们关心是否能够从这些文件中读取数据了,假如这个集合中有一个文件可读,select就会返回一个大于0的值,表示有文件可读,假如没有可读的文件,则根据timeout参数再判断是否超时,若超出timeout的时间,select返回0,若发生错误返回负值。能够传入NULL值,表示不关心任何文件的读变化。
fd_set*writefds是指向fd_set结构的指针,这个集合中应该包括文件描述符,我们是要监控这些文件描述符的写变化的,即我们关心是否能够向这些文件中写入数据了,假如这个集合中有一个文件可写,select就会返回一个大于0的值,表示有文件可写,假如没有可写的文件,则根据timeout参数再判断是否超时,若超出timeout的时间,select返回0,若发生错误返回负值。能够传入NULL值,表示不关心任何文件的写变化。
fd_set *errorfds用来监控文件错误异常。
struct timeval* timeout是select的超时时间,这个参数至关重要,他能够使select处于三种状态:
第一,若将NULL以形参传入,即不传入时间结构,就是将select置于阻塞状态,一定等到监控文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止;
第二,若将时间值设为0秒0毫秒,就变成一个纯粹的非阻塞函数,不管文件描述符是否有变化,都立即返回继续执行,文件无变化返回0,有变化返回一个正值;
第三,timeout的值大于0,这就是等待的超时时间,即select在timeout时间内阻塞,超时时间之内有事件到来就返回了,否则在超时后不管怎样一定返回,返回值同上述。
返回值:
负值:select错误
正值:某些文件可读写或出错
0:等待超时,没有可读写或错误的文件
例子一:
在有了select后能够写出像样的网络程式来!举个简单的例子,就是从网络上接受数据写入一个文件中。
main()
{
int sock;
FILE *fp;
struct fd_set fds;
struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒,3秒轮询,要非阻塞就置0
char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区
/* 假定已建立UDP连接,具体过程不写,简单,当然TCP也同理,主机ip和port都已给定,要写的文件已打开
sock=socket(...);
bind(...);
fp=fopen(...); */
while(1)
{
FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合,否则不能检测描述符变化
FD_SET(sock,&fds); //添加描述符
FD_SET(fp,&fds); //同上
maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1; //描述符最大值加1
switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout)) //select使用
{
case -1: exit(-1);break; //select错误,退出程式
case 0:break; //再次轮询
default:
if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读,即是否网络上有数据
{
recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据
if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写
fwrite(fp,buffer...);//写入文件
buffer清空;
}// end if break;
}// end switch
}//end while
}//end main
例子二: 例子二: /************************************************ * 文件名:select.c * 功能:读取键盘(标准输入--文件描述符0),超时时间设为2.5秒。把键盘读取的内容回显到屏幕上,当输入的字符是Ctrl+D时,就退出程序 ************************************************/ #include #include #include #include #include #include #include int main() { char buffer[128]; int result, nread; fd_set inputs, testfds; struct timeval timeout; FD_ZERO(&inputs); FD_SET(0,&inputs); while(1) { testfds = inputs; timeout.tv_sec = 2;//2.5秒 timeout.tv_usec = 500000; result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)NULL, (fd_set *)NULL, &timeout); switch(result){ case 0://超时 printf("timeout\n"); break; case -1://出错 perror("select"); exit(1); default: if(FD_ISSET(0, &testfds)){ ioctl(0, FIONREAD, &nread); if(nread == 0){ printf("keyboard done\n"); exit(0); } nread = read(0, buffer, nread); buffer[nread] = 0; printf("read %d from keyboard:%s\n", nread, buffer); } break; } } } 结果: tong@ubuntu-desktop:~/c_c++_program/select$ ./select timeout hello read 6 from keyboard:hello timeout timeout timeout hao read 4 from keyboard:hao timeout timeout timeout timeout timeout timeout timeout dkfkdftimeout dfdtimeout read 9 from keyboard:dkfkdfdfd keyboard done tong@ubuntu-desktop:~/c_c++_program/select$ 例子三: 例子三: /************************************************ * 文件名:server.c * 功能:以多路复用的方式接受客户端的请求 ************************************************/ #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define MYPORT 1234 // the port users will be connecting to #define BACKLOG 5 // how many pending connections queue will hold #define BUF_SIZE 200 int fd_A[BACKLOG]; // accepted connection fd int conn_amount; // current connection amount void showclient() { int i; printf("client amount: %d\n", conn_amount); for (i = 0; i socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { perror("socket"); exit(1); } if (setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)) == -1) { perror("setsockopt"); exit(1); } server_addr.sin_family = AF_INET; // host byte order server_addr.sin_port = htons(MYPORT); // short, network byte order server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // automatically fill with my IP memset(server_addr.sin_zero, '\0', sizeof(server_addr.sin_zero)); if (bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) { perror("bind"); exit(1); } if (listen(sock_fd, BACKLOG) == -1) { perror("listen"); exit(1); } printf("listen port %d\n", MYPORT); fd_set fdsr; int maxsock; struct timeval tv; conn_amount = 0; sin_size = sizeof(client_addr); maxsock = sock_fd; while (1) { // initialize file descriptor set FD_ZERO(&fdsr); FD_SET(sock_fd, &fdsr); // timeout setting tv.tv_sec = 30; tv.tv_usec = 0; // add active connection to fd set for (i = 0; i maxsock) maxsock = new_fd; } else { printf("max connections arrive, exit\n"); send(new_fd, "bye", 4, 0); close(new_fd); break; } } showclient(); } // close other connections for (i = 0; i 发送数据 *****************************************/ #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc,char *argv[]) { int sockfd; int len; struct sockaddr_in address; int result; int i,byte; char char_send[100] = { 0 }; if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))==-1) { perror("socket"); exit(EXIT_FAILURE); } if(argc != 3){ printf("Usage: fileclient \n"); return 0; } if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == - 1){ perror("sock"); exit(1); } bzero(&address,sizeof (address)); address.sin_family = AF_INET; address.sin_port = htons (atoi(argv[2])); inet_pton(AF_INET,argv[1],&address.sin_addr); /* address.sin_family = AF_INET; address.sin_addr.s_addr = inet_addr("219.222.170.9"); address.sin_port = htons(59053);*/ len = sizeof(address); if((result = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&address, len))==- 1) { perror("connect"); exit(EXIT_FAILURE); } for(;;) { //scanf("%s", char_send); gets(char_send); fflush(stdin); if(strcmp(char_send, "exit")==0){ if((byte=send(sockfd,char_send,100,0))==-1) { perror("send"); exit(EXIT_FAILURE); } break; } if((byte=send(sockfd,char_send,100,0))==-1) { perror("send"); exit(EXIT_FAILURE); } /*if((byte=recv(sockfd,&char_recv,1,0))==-1) { perror("recv"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("receive from server %c\n",char_recv);*/ } close(sockfd); exit(0); } 打开终端,运行server 结果: tong@ubuntu-desktop:~/c_c++_program/select$ ./server listen port 1234 new connection client[1] 127.0.0.1:48600 client amount: 1 [0]:4 [1]:0 [2]:0 [3]:0 [4]:0 client[0] send:hello client amount: 1 [0]:4 [1]:0 [2]:0 [3]:0 [4]:0 new connection client[2] 127.0.0.1:48601 client amount: 2 [0]:4 [1]:5 [2]:0 [3]:0 [4]:0 client[1] send:how are you client amount: 2 [0]:4 [1]:5 [2]:0 [3]:0 [4]:0 client[1] send:exit client amount: 2 [0]:4 [1]:5 [2]:0 [3]:0 [4]:0 client[1] close client amount: 1 [0]:4 [1]:0 [2]:0 [3]:0 [4]:0 client[0] send:exit client amount: 1 [0]:4 [1]:0 [2]:0 [3]:0 [4]:0 client[0] close client amount: 0 [0]:0 [1]:0 [2]:0 [3]:0 [4]:0 再打开两个终端,运行client tong@ubuntu-desktop:~/c_c++_program/select$ ./client 127.0.0.1 1234 hello exit tong@ubuntu-desktop:~/c_c++_program/select$ tong@ubuntu-desktop:~/c_c++_program/select$ ./client 127.0.0.1 1234 how are you exit tong@ubuntu-desktop:~/c_c++_program/select$
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