1、基本概念

　　IO多路復用是指內(nèi)核一旦發(fā)現(xiàn)進程指定的一個或者多個IO條件準備讀取，它就通知該進程。IO多路復用適用如下場合：

　　（1）當客戶處理多個描述字時（一般是交互式輸入和網(wǎng)絡套接口），必須使用I/O復用。

　　（2）當一個客戶同時處理多個套接口時，而這種情況是可能的，但很少出現(xiàn)。

　　（3）如果一個TCP服務器既要處理監(jiān)聽套接口，又要處理已連接套接口，一般也要用到I/O復用。

　　（4）如果一個服務器即要處理TCP，又要處理UDP，一般要使用I/O復用。

　　（5）如果一個服務器要處理多個服務或多個協(xié)議，一般要使用I/O復用。

　　與多進程和多線程技術相比，I/O多路復用技術的最大優(yōu)勢是系統(tǒng)開銷小，系統(tǒng)不必創(chuàng)建進程/線程，也不必維護這些進程/線程，從而大大減小了系統(tǒng)的開銷。

2、select函數(shù)

　　該函數(shù)準許進程指示內(nèi)核等待多個事件中的任何一個發(fā)送，并只在有一個或多個事件發(fā)生或經(jīng)歷一段指定的時間后才喚醒。函數(shù)原型如下：

#include <sys/select.h> #include <sys/time.h>int select(int maxfdp1,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout) 返回值：就緒描述符的數(shù)目，超時返回0，出錯返回-1

函數(shù)參數(shù)介紹如下：

（1）第一個參數(shù)maxfdp1指定待測試的描述字個數(shù)，它的值是待測試的最大描述字加1（因此把該參數(shù)命名為maxfdp1），描述字0、1、2...maxfdp1-1均將被測試。

（2）中間的三個參數(shù)readset、writeset和exceptset指定我們要讓內(nèi)核測試讀、寫和異常條件的描述字。如果對某一個的條件不感興趣，就可以把它設為空指針。struct fd_set可以理解為一個集合，這個集合中存放的是文件描述符，可通過以下四個宏進行設置：

????????? void FD_ZERO(fd_set *fdset);?????????? //清空集合

????????? void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);?? //將一個給定的文件描述符加入集合之中

????????? void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);?? //將一個給定的文件描述符從集合中刪除

????????? int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);?? // 檢查集合中指定的文件描述符是否可以讀寫?

（3）timeout告知內(nèi)核等待所指定描述字中的任何一個就緒可花多少時間。其timeval結構用于指定這段時間的秒數(shù)和微秒數(shù)。

???????? struct timeval{

?????????????????? long tv_sec;?? //seconds

?????????????????? long tv_usec;? //microseconds

?????? };

這個參數(shù)有三種可能：

（1）永遠等待下去：僅在有一個描述字準備好I/O時才返回。為此，把該參數(shù)設置為空指針NULL。

（2）等待一段固定時間：在有一個描述字準備好I/O時返回，但是不超過由該參數(shù)所指向的timeval結構中指定的秒數(shù)和微秒數(shù)。

（3）根本不等待：檢查描述字后立即返回，這稱為輪詢。為此，該參數(shù)必須指向一個timeval結構，而且其中的定時器值必須為0。

3、測試程序

　　寫一個TCP回射程序，程序的功能是：客戶端向服務器發(fā)送信息，服務器接收并原樣發(fā)送給客戶端，客戶端顯示出接收到的信息。

服務端程序如下所示：

1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <string.h> 4 #include <errno.h> 5 6 #include <netinet/in.h> 7 #include <sys/socket.h> 8 #include <sys/select.h> 9 #include <unistd.h> 10 #include <sys/types.h> 11 12 #define IPADDRESS "127.0.0.1" 13 #define PORT 8787 14 #define MAXLINE 1024 15 #define LISTENQ 5 16 17 //函數(shù)聲明 18 //創(chuàng)建套接字并進行綁定 19 static int socket_bind(const char* ip,int port); 20 //IO多路復用select 21 static void do_select(int listenfd); 22 //處理多個連接 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]; //保存客戶連接描述符 67 int nready; 68 //初始化客戶連接描述符 69 for (i = 0;i < FD_SETSIZE;i++) 70 clientfds[i] = -1; 71 maxi = -1; 72 FD_ZERO(&allset); 73 //添加監(jiān)聽描述符 74 FD_SET(listenfd,&allset); 75 maxfd = listenfd; 76 //循環(huán)處理 77 for ( ; ; ) 78 { 79 rset = allset; 80 //獲取可用描述符的個數(shù) 81 nready = select(maxfd+1,&rset,NULL,NULL,NULL); 82 if (nready == -1) 83 { 84 perror("select error:"); 85 exit(1); 86 } 87 //測試監(jiān)聽描述符是否準備好 88 if (FD_ISSET(listenfd,&rset)) 89 { 90 cliaddrlen = sizeof(cliaddr); 91 //接受新的連接 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 //將新的連接描述符添加到數(shù)組中 104 for (i = 0;i <FD_SETSIZE;i++) 105 { 106 if (clientfds[i] < 0) 107 { 108 clientfds[i] = connfd; 109 break; 110 } 111 } 112 if (i == FD_SETSIZE) 113 { 114 fprintf(stderr,"too many clients.\n"); 115 exit(1); 116 } 117 //將新的描述符添加到讀描述符集合中 118 FD_SET(connfd,&allset); 119 //描述符個數(shù) 120 maxfd = (connfd > maxfd ? connfd : maxfd); 121 //記錄客戶連接套接字的個數(shù) 122 maxi = (i > maxi ? i : maxi); 123 if (--nready <= 0) 124 continue; 125 } 126 //處理客戶連接 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 //測試客戶描述符是否準備好 141 if (FD_ISSET(connfds[i],prset)) 142 { 143 //接收客戶端發(fā)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 //向客戶端發(fā)送buf 155 write(connfds[i],buf,n); 156 } 157 } 158 }

客戶端程序如下：

1 #include <netinet/in.h> 2 #include <sys/socket.h> 3 #include <stdio.h> 4 #include <string.h> 5 #include <stdlib.h> 6 #include <sys/select.h> 7 #include <time.h> 8 #include <unistd.h> 9 #include <sys/types.h> 10 11 #define MAXLINE 1024 12 #define IPADDRESS "127.0.0.1" 13 #define SERV_PORT 8787 14 15 #define max(a,b) (a > b) ? a : b 16 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 //處理連接描述符 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 //添加標準輸入描述符 44 FD_SET(STDIN_FILENO,&rset); 45 //添加連接描述符 46 FD_SET(sockfd,&rset); 47 maxfdp = max(STDIN_FILENO,sockfd); 48 //進行輪詢 49 select(maxfdp+1,&rset,NULL,NULL,NULL); 50 //測試連接套接字是否準備好 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 //測試標準輸入是否準備好 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、程序結果

　　啟動服務程序，執(zhí)行兩個客戶程序進行測試，結果如下圖所示：

參考：

http://www.cnblogs.com/Anker/p/3258674.html

http://konglingchun.is-programmer.com/posts/12146.html

http://blog.163.com/smileface100@126/blog/static/27720874200951024532966/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的IO多路复用之select篇的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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