I/O多复用函数（select、poll、epoll）

news2024/11/28 13:45:41

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  • 一、select函数
  • 二、poll函数

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select函数
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
            fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
 
poll函数
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

epoll API
epoll_create
epoll_wait
epoll_ctl

一、select函数

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

//nfds: 是三个集合中编号最高的文件描述符，加上 1
//readfds/writefds/exceptfds: 
可读集合/可写集合/异常集合
//timeout:
NULL:永久阻塞
0：非阻塞模式


struct timeval {
    long    tv_sec;         /* 秒 */
    long    tv_usec;        /* 微秒 */
};

fd_sed函数结构体：

/*将文件描述符从集合中删除*/
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); 

/*查看文件描述符是否存在于集合当中*/
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);

/*添加文件描述符*/
void FD_SET(int fd, fd_set *set); 

/*初始化集合*/
void FD_ZERO(fd_set *set);

实现代码：
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;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

二、poll函数

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

fds:
	struct pollfd {
	int   fd;             /* 文件描述符 */
	short events;    /* 请求的事件 */
	short revents;   /* 返回的事件 */
	};
	
	poll函数事件类型：
	events：
		POLLIN：有数据可读
		POLLPRI：有紧急数据需要读取
		POLLOUT: 文件可写
		.....
		"添加多个事件类型： events = POLLIN | POLLPRT"

nfds：
	fds的个数

timeout：
	设置阻塞的时间(毫秒)
	0为非阻塞
	负数表示永久阻塞

实现代码：
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 <poll.h>

#define MAX_SOCK_FD 1024
int main(int argc, char *argv[])
{
	int i, j, fd, newfd;
	nfds_t nfds = 1;
	struct pollfd fds[MAX_SOCK_FD] = {};
	Addr_in addr;
	socklen_t addrlen = 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);
	fds[0].fd = fd;
	fds[0].events = POLLIN;
	while(1){
		if( poll(fds, nfds, -1) < 0)
			ErrExit("poll");
		for(i = 0; i < nfds; i++){
			/*接收客户端连接，并生成新的文件描述符*/
			if(fds[i].fd == fd && fds[i].revents & POLLIN){
				if( (newfd = accept(fd, (Addr *)&addr, &addrlen) ) < 0)
					perror("accept");
				fds[nfds].fd = newfd;
				fds[nfds++].events = POLLIN;
				printf("[%s:%d][nfds=%lu] connection successful.\n", 
						inet_ntoa(addr.sin_addr), ntohs(addr.sin_port), nfds);
			}
			/*处理客户端数据*/
			if(i > 0 && fds[i].revents & POLLIN){
				if(DataHandle(fds[i].fd) <= 0){
					if( getpeername(fds[i].fd, (Addr *)&addr, &addrlen) < 0)
						perror("getpeername");
					printf("[%s:%d][fd=%d] exited.\n", 
							inet_ntoa(addr.sin_addr), ntohs(addr.sin_port), fds[i].fd);
					close(fds[i].fd);
					for(j=i; j<nfds-1; j++)
						fds[j] = fds[j+1];
					nfds--;
					i--;
				}
			}
		}
	}
	close(fd);
	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;
}

运行结果：
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