【Unix网络编程】chapter6IO复用

chapter6

•  6.1 概述
•   I/O复用典型使用在下列网络应用场合。
  •   　　（1）：当客户处理多个描述符时，必须使用IO复用
  •   　　（2）：一个客户同时处理多个套接字是可能的，不过不叫少见。
  •   　　（3）：如果一个TCP服务器既要处理监听套接字，又要处理已连接套接字。
  •   　　（4）：如果一个服务器既要处理TCP，又要处理UDP
  •   　　（5）：如果一个服务器要处理多个服务或多个协议
  •  　　 IO复用并非只限于网络，许多重要的应用程序也需要使用这项技术。
•  6.2 I/O模型
•   在Unix下可用的5种I/O模型的基本区别：
  •   　　（1）阻塞式I/O
  •   　　（2）非阻塞式I/O
  •   　　（3）I/O复用（select和poll）
  •   　　（4）信号驱动式I/O(SIGIO)
  •   　　（5）异步I/O(POSIX的aio_系列函数)
  • 6.2.1 阻塞式I/O
  • 6.2.2 非阻塞式I/O模型
  •  6.2.3 I/O复用模型
    • 有个I/O复用,我们就可以调用select或poll,阻塞在这两个系统调用中的某一个之上，而不是阻塞在真正的I/O系统调用上。
  • 6.2.4 信号驱动式I/O模型
    • 我们也可以用信号，让内核在描述符就绪时发送SIGIO信号通知我们。我们称这种模型为信号驱动式I/O
  • 6.2.5 异步I/O模型
•  6.3 select函数
  •   该函数允许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发生，并且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它。
  •   我们调用select告知内核对那些描述符（就读写或异常)感兴趣以及等待多长时间。
  •   #include <sys/select.h>
  •   #include <sys/time.h>
  •   int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, cosnt struct timeval *timeout);
    • maxfdp1：最大的描述符ID+1
  •   struct timeval
  •   {
    •  long tv_sec; //秒
    •  long tv_usec;//微妙
  •   };
  •   void FD_ZERO(fd_set *fdset);
  •   void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);
  •   void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);
  •   int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
  • 6.3.1描述符就绪条件
    • （1）:满足下列4个条件中的任何一个时，一个套接字准备好读
      • a):
      • ......
  • 6.3.2 select的最大描述符
• 6.4 str_cli函数
• 6.5 批量输入
• 6.6 shutdown函数
  • 终止网络连接的方法不是调用close函数。不过close有两个限制，却可以使用shutdown来避免
  • （1）：close把描述符的引用计数减1，但在该计数为0时才关闭套接字
  • （2）：close终止读和写两个方向的数据传送。
    • 
    • #include <sys/socket.h>
    • int shutdown(int sockfd, int howto);
      • OK : 0 FAILED:-1
• 6.8 TCP Service

  • /* include fig01 */
    #include    "unp.h"
    
    int
    main(int argc, char **argv)
    {
        int                    i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd;
        int                    nready, client[FD_SETSIZE];
        ssize_t                n;
        fd_set                rset, allset;
        char                buf[MAXLINE];
        socklen_t            clilen;
        struct sockaddr_in    cliaddr, servaddr;
    
        listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
        bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
        servaddr.sin_family      = AF_INET;
        servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT);
    
        Bind(listenfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));
    
        Listen(listenfd, LISTENQ);
    
        maxfd = listenfd;            /* initialize */
        maxi = -1;                    /* index into client[] array */
        for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
            client[i] = -1;            /* -1 indicates available entry */
        FD_ZERO(&allset);
        FD_SET(listenfd, &allset);
    /* end fig01 */
    
    /* include fig02 */
        for ( ; ; ) {
            rset = allset;        /* structure assignment */
            nready = Select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);
    
            if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) {    /* new client connection */
                clilen = sizeof(cliaddr);
                connfd = Accept(listenfd, (SA *) &cliaddr, &clilen);
    #ifdef    NOTDEF
                printf("new client: %s, port %d
    ",
                        Inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, 4, NULL),
                        ntohs(cliaddr.sin_port));
    #endif
    
                for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
                    if (client[i] < 0) {
                        client[i] = connfd;    /* save descriptor */
                        break;
                    }
                if (i == FD_SETSIZE)
                    err_quit("too many clients");
    
                FD_SET(connfd, &allset);    /* add new descriptor to set */
                if (connfd > maxfd)
                    maxfd = connfd;            /* for select */
                if (i > maxi)
                    maxi = i;                /* max index in client[] array */
    
                if (--nready <= 0)
                    continue;                /* no more readable descriptors */
            }
    
            for (i = 0; i <= maxi; i++) {    /* check all clients for data */
                if ( (sockfd = client[i]) < 0)
                    continue;
                if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) {
                    if ( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) {
                            /*4connection closed by client */
                        Close(sockfd);
                        FD_CLR(sockfd, &allset);
                        client[i] = -1;
                    } else
                        Writen(sockfd, buf, n);
    
                    if (--nready <= 0)
                        break;                /* no more readable descriptors */
                }
            }
        }
    }
    /* end fig02 */

• 6.9 pselect函数
  • #include <sys/select.h>
  • #include <signal.h>
  • #include <time.h>
  • int pselect(int masfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,const struct timespec *timeout,const sigset_t *sigmask);
  • pselect相对于通常的select有两个变化
    • pselect使用timespec结构，而不使用timeval结构。
      • struct timespec{
        • time_t tv_sec;
        • long tv_nsec; // 纳秒书
      • };
    • pselect函数增加了第六个参数：一个指向信号掩码的指针。
      • ......
• 6.10 poll函数
  • #include <poll.h>
  • int poll(struct pollfd *fdarray,unsigned long nfds, int timeout);
  • 如果有就绪描述符则返回去数目，若超时则为0，若出错则为-1
  • struct pollfd{
    • int fd;
    • short events;
    • short revents;
    • };