linux之linux并发编程（3）

I/O复用服务器

I/O 复用技术是为了解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术，使进程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调用。它也可用于并发服务器的设计，常用函数 select() 或 epoll() 来实现。详情，请看《select、poll、epoll的区别使用》。

socket(...); // 创建套接字
bind(...);   // 绑定
listen(...); // 监听
while(1)
{
    if(select(...) > 0) // 检测监听套接字是否可读
    {
        if(FD_ISSET(...)>0) // 套接字可读，证明有新客户端连接服务器  
        {
            accpet(...);// 取出已经完成的连接
            process(...);// 处理请求，反馈结果
        }
    }
    close(...); // 关闭连接套接字：accept()返回的套接字
}

参考代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/select.h>
#define SERV_PORT 8080
#define LIST 20                //服务器最大接受连接
#define MAX_FD 10              //FD_SET支持描述符数量
int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd;
    int err;
    int i;
    int connfd;
    int fd_all[MAX_FD]; //保存所有描述符，用于select调用后，判断哪个可读
    
    //下面两个备份原因是select调用后，会发生变化，再次调用select前，需要重新赋值
    fd_set fd_read;    //FD_SET数据备份
    fd_set fd_select;  //用于select
    struct timeval timeout;         //超时时间备份
    struct timeval timeout_select;  //用于select
    
    struct sockaddr_in serv_addr;   //服务器地址
    struct sockaddr_in cli_addr;    //客户端地址
    socklen_t serv_len;
    socklen_t cli_len;
    
    //超时时间设置
    timeout.tv_sec = 10;
    timeout.tv_usec = 0;
    
    //创建TCP套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sockfd < 0)
    {
        perror("fail to socket");
        exit(1);
    }
    
    // 配置本地地址
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;            // ipv4
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);    // 端口， 8080
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip
    serv_len = sizeof(serv_addr);
    
    // 绑定
    err = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, serv_len);
    if(err < 0)
    {
        perror("fail to bind");
        exit(1);
    }
    // 监听
    err = listen(sockfd, LIST);
    if(err < 0)
    {
        perror("fail to listen");
        exit(1);
    }
    
    //初始化fd_all数组
    memset(&fd_all, -1, sizeof(fd_all));
    fd_all[0] = sockfd;   //第一个为监听套接字
    
    FD_ZERO(&fd_read);    // 清空
    FD_SET(sockfd, &fd_read);  //将监听套接字加入fd_read
    int maxfd;
    maxfd = fd_all[0];  //监听的最大套接字
    
    while(1){
    
        // 每次都需要重新赋值，fd_select，timeout_select每次都会变
        fd_select = fd_read;
        timeout_select = timeout;
        
        // 检测监听套接字是否可读，没有可读，此函数会阻塞
        // 只要有客户连接，或断开连接，select()都会往下执行
        err = select(maxfd+1, &fd_select, NULL, NULL, NULL);
        //err = select(maxfd+1, &fd_select, NULL, NULL, (struct timeval *)&timeout_select);
        if(err < 0)
        {
                perror("fail to select");
                exit(1);
        }
        if(err == 0){
            printf("timeout
");
        }
        
        // 检测监听套接字是否可读
        if( FD_ISSET(sockfd, &fd_select) ){//可读，证明有新客户端连接服务器
            
            cli_len = sizeof(cli_addr);
            
            // 取出已经完成的连接
            connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &cli_len);
            if(connfd < 0)
            {
                perror("fail to accept");
                exit(1);
            }
            
            // 打印客户端的 ip 和端口
            char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = {0};
            inet_ntop(AF_INET, &cli_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
            printf("----------------------------------------------
");
            printf("client ip=%s,port=%d
", cli_ip,ntohs(cli_addr.sin_port));
            
            // 将新连接套接字加入 fd_all 及 fd_read
            for(i=0; i < MAX_FD; i++){
                if(fd_all[i] != -1){
                    continue;
                }else{
                    fd_all[i] = connfd;
                    printf("client fd_all[%d] join
", i);
                    break;
                }
            }
            
            FD_SET(connfd, &fd_read);
            
            if(maxfd < connfd)
            {
                maxfd = connfd;  //更新maxfd
            }
        
        }
        
        //从1开始查看连接套接字是否可读，因为上面已经处理过0（sockfd）
        for(i=1; i < maxfd; i++){
            if(FD_ISSET(fd_all[i], &fd_select)){
                printf("fd_all[%d] is ok
", i);
                
                char buf[1024]={0};  //读写缓冲区
                int num = read(fd_all[i], buf, 1024);
                if(num > 0){
                    //收到 客户端数据并打印
                    printf("receive buf from client fd_all[%d] is: %s
", i, buf);
                    
                    //回复客户端
                    num = write(fd_all[i], buf, num);
                    if(num < 0){
                        perror("fail to write ");
                        exit(1);
                    }else{
                        //printf("send reply
");
                    }
                    
                    
                }else if(0 == num){ // 客户端断开时
                    
                    //客户端退出，关闭套接字，并从监听集合清除
                    printf("client:fd_all[%d] exit
", i);
                    FD_CLR(fd_all[i], &fd_read);
                    close(fd_all[i]);
                    fd_all[i] = -1;
                    
                    continue;
                }
                
            }else {
                //printf("no data
");                  
            }
        }
    
    }
    
    return 0;
}