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思考一个问题：

 I/O多路复用select函数

代码实现

net.h

server.c:

socket.c

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思考一个问题：

我们还是把视角放到应用B从TCP缓冲区中读取数据这个环节来。如果在并发的环境下，可能会N个人向应用B发送消息，这种情况下我们的应用就必须创建多个线程去读取数据，每个线程都会自己调用recvfrom 去读取数据。那么此时情况可能如下图：

 

如上图一样，并发情况下服务器很可能一瞬间会收到几十上百万的请求，这种情况下应用B就需要创建几十上百万的线程去读取数据，同时又因为应用线程是不知道什么时候会有数据读取，为了保证消息能及时读取到，那么这些线程自己必须不断的向内核发送recvfrom 请求来读取数据；

那么问题来了，这么多的线程不断调用recvfrom 请求数据，先不说服务器能不能扛得住这么多线程，就算扛得住那么很明显这种方式是不是太浪费资源了，线程是我们操作系统的宝贵资源，大量的线程用来去读取数据了，那么就意味着能做其它事情的线程就会少。

所以，有人就提出了一个思路，能不能提供一种方式，可以由一个线程监控多个网络请求（我们后面将称为fd文件描述符，linux系统把所有网络请求以一个fd来标识），这样就可以只需要一个或几个线程就可以完成数据状态询问的操作，当有数据准备就绪之后再分配对应的线程去读取数据，这么做就可以节省出大量的线程资源出来，这个就是IO复用模型的思路。

 

正如上图，IO复用模型的思路就是系统提供了一种函数可以同时监控多个fd的操作，这个函数就是我们常说到的select、poll、epoll函数，有了这个函数后，应用线程通过调用select函数就可以同时监控多个fd，select函数监控的fd中只要有任何一个数据状态准备就绪了，select函数就会返回可读状态，这时询问线程再去通知处理数据的线程，对应线程此时再发起recvfrom请求去读取数据。

术语描述：进程通过将一个或多个fd传递给select，阻塞在select操作上，select帮我们侦测多个fd是否准备就绪，当有fd准备就绪时，select返回数据可读状态，应用程序再调用recvfrom读取数据。

 I/O多路复用select函数

select函数：

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds,
            struct timeval *timeout);


/*timeout结构体
struct timeval {
    long tv_sec;  //秒
    long tv_usec;  //微妙 
**/

参数：

nfds: 是三个集合中编号最高的文件描述符，加上1；

readfds ：可读集合；（常用）

writefds ：可写集合；

exceptfds: 异常集合；

timeout: 

        NULL: 永久阻塞；

        0：非阻塞模式；

poll函数：

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

 epoll API:

epoll_create
epoll_wait
epoll_ctl

代码实现

net.h

#ifndef _NET_H_
#define _NET_H_

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
#include <errno.h>

typedef struct sockaddr Addr;
typedef struct sockaddr_in Addr_in;
#define BACKLOG 5
#define ErrExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while(0)

void Argment(int argc, char *argv[]);
int CreateSocket(char *argv[]);
int DataHandle(int fd);


#endif

server.c:

#include "net.h"
#include <sys/select.h>
#define MAX_SOCK_FD 1024

int main(int argc, char *argv[])
{
	int i, ret, fd, newfd;
	fd_set set, tmpset;
	Addr_in clientaddr;
	socklen_t clientlen = sizeof(Addr_in);
	/*检查参数，小于3个 直接退出进程*/
	Argment(argc, argv);
	/*创建已设置监听模式的套接字*/
	fd = CreateSocket(argv);

	FD_ZERO(&set);
	FD_ZERO(&tmpset);
	FD_SET(fd, &set);
	while(1){
		tmpset = set;
		if( (ret = select(MAX_SOCK_FD, &tmpset, NULL, NULL, NULL)) < 0)
			ErrExit("select");
		if(FD_ISSET(fd, &tmpset) ){
			/*接收客户端连接，并生成新的文件描述符*/
			if( (newfd = accept(fd, (Addr *)&clientaddr, &clientlen) ) < 0)
				perror("accept");
			printf("[%s:%d]已建立连接\n", 
					inet_ntoa(clientaddr.sin_addr), ntohs(clientaddr.sin_port));
			FD_SET(newfd, &set);
		}else{ //处理客户端数据
			for(i = fd + 1; i < MAX_SOCK_FD; i++){
				if(FD_ISSET(i, &tmpset)){
					if( DataHandle(i) <= 0){
						if( getpeername(i, (Addr *)&clientaddr, &clientlen) )
							perror("getpeername");
						printf("[%s:%d]断开连接\n", 
								inet_ntoa(clientaddr.sin_addr), ntohs(clientaddr.sin_port));
						FD_CLR(i, &set);
					}
				}
			}
		}
	}
	return 0;
}

socket.c

#include "net.h"

void Argment(int argc, char *argv[]){
	if(argc < 3){
		fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
		exit(0);
	}
}
int CreateSocket(char *argv[]){
	/*创建套接字*/
	int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(fd < 0)
		ErrExit("socket");
	/*允许地址快速重用*/
	int flag = 1;
	if( setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag) ) )
		perror("setsockopt");
	/*设置通信结构体*/
	Addr_in addr;
	bzero(&addr, sizeof(addr) );
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
	/*绑定通信结构体*/
	if( bind(fd, (Addr *)&addr, sizeof(Addr_in) ) )
		ErrExit("bind");
	/*设置套接字为监听模式*/
	if( listen(fd, BACKLOG) )
		ErrExit("listen");
	return fd;
}
int DataHandle(int fd){
	char buf[BUFSIZ] = {};
	Addr_in peeraddr;
	socklen_t peerlen = sizeof(Addr_in);
	if( getpeername(fd, (Addr *)&peeraddr, &peerlen) )
		perror("getpeername");
	int ret = recv(fd, buf, BUFSIZ, 0);
	if(ret < 0)
		perror("recv");
	if(ret > 0){
		printf("[%s:%d]data: %s\n", 
				inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port), buf);
	}
	return ret;
}