文章目录
- 4.25 IO多路复用（I/O多路转接）简介
- 4.26select API介绍
- 4.27 select代码编写
- 客户端程序
- select程序
- select的缺点
4.25 IO多路复用（I/O多路转接）简介
输入输出：以内存为主体
读写：以程序为主体
程序要往内存里写数据，对于内存而言就是输入。
IO多路复用使得程序能同时监听多个文件描述符，能够提高程序的性能，Linux下实现IO多路复用的系统调用主要有select、poll和epoll
accept不阻塞，所有用于收发数据的fd都放在一个集合里。然后遍历集合里能用的fd，依次收发数据。这中轮询效率极低。
4.26select API介绍
主旨思想：
1、首先构造一个关于文件描述符的列表，将要监听的文件描述符添加到该列表中。
2、调用一个系统函数，监听该列表中的文件描述符，直到这些文件描述符中的一个或者多个进行IO操作时，该函数才返回。
a、这个函数是阻塞的
b、函数对这些文件描述符的检测的操作是由内核完成的
3、在返回时，它会告诉进程有多少（哪些）描述符要进行IO操作。
//sizeof(fd_set)=128 long int字节 128*8=1024比特位
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds, fd_set *exceptfds,struct timeval *timeout);
-参数：
-nfds:委托内核检测的最大文件描述符的值+1
-readfds：要检测文件描述符的读的集合，委托内核检测哪些文件描述符的读的属性
-一般检测读操作
-对应的是对应发送过来的数据，因为读是被动的接收数据，检测的是读缓冲区
-是一个传入传出参数
-writefds：要检测的文件描述符的写的集合，委托内核检测哪些文件描述符的写的属性
-委托内核检测写缓冲区是不是还可以写数据（不满就可以写）
-exceptfds：检测异常的文件描述符的集合
-timeout：设置的超时时间
struct timeval{
long tv_sec;/*seconds*/
long tv_usec;/*microseconds*/
};
-NULL:永久阻塞，直到检测到了文件描述符有变化
-tv_sec=0,tv_usec=0,不阻塞
-tv_sec>0 tv_usec>0，阻塞对应的时间
-返回值：
- -1：失败
- >0 n:检测的集合中有n个文件描述符发生了变化
//将参数文件描述符fd对应的标志位设置为0
void FD_CLR(int fd,fd_set *set);
//判断fd对应的标志位是0还是1，返回值：fd对应的标志位的值，0，返回0，1，返回1
int FD_ISSET(int fd,fd_set *set);
//将参数文件描述符fd对应的标志位，设置为1
void FD_SET(int fd,fd_set *set);
//fd_set一共有1024bit，全部初始化为0
void FD_ZERO(fd_set *set);
4.27 select代码编写
客户端程序
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main() {
// 创建socket
int fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd == -1) {
perror("socket");
return -1;
}
struct sockaddr_in seraddr;
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &seraddr.sin_addr.s_addr);
seraddr.sin_family = AF_INET;
seraddr.sin_port = htons(9999);
// 连接服务器
int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));
if(ret == -1){
perror("connect");
return -1;
}
int num = 0;
while(1) {
char sendBuf[1024] = {0};
sprintf(sendBuf, "send data %d", num++);
write(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1);
// 接收
int len = read(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf));
if(len == -1) {
perror("read");
return -1;
}else if(len > 0) {
printf("read buf = %s\n", sendBuf);
} else {
printf("服务器已经断开连接...\n");
break;
}
// sleep(1);
usleep(1000);
}
close(fd);
return 0;
}
select程序
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/select.h>
int main() {
// 创建socket
int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_port = htons(9999);
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 绑定
bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
// 监听
listen(lfd, 8);
// 创建一个fd_set的集合，存放的是需要检测的文件描述符
/*
//The fd_set member is required to be an array of longs.
typedef long int __fd_mask;
typedef struct
{
//XPG4.2 requires this member name. Otherwise avoid the name
from the global namespace.
#ifdef __USE_XOPEN
__fd_mask fds_bits[__FD_SETSIZE / __NFDBITS];
# define __FDS_BITS(set) ((set)->fds_bits)
#else
__fd_mask __fds_bits[__FD_SETSIZE / __NFDBITS];
# define __FDS_BITS(set) ((set)->__fds_bits)
#endif
} fd_set;
FD_SETSIZE 就是fd_set具体可以表示fd的个数。至于NFDBITS，可以看成现在有一个数组，大小是FD_SETSIZE/NFDBITS。其中NFDBITS可以表示8*8=64位，这个数组就有16个NFDBITS。所以还是能表示1024个fd。
*/
fd_set rdset, tmp;//需要内核检测的为rdset，tmp为交给内核去操作的文件描述符列表
FD_ZERO(&rdset);
FD_SET(lfd, &rdset);
int maxfd = lfd;
while(1) {
tmp = rdset;
// 调用select系统函数，让内核帮检测哪些文件描述符有数据
int ret = select(maxfd + 1, &tmp, NULL, NULL, NULL);
if(ret == -1) {
perror("select");
exit(-1);
} else if(ret == 0) {
continue;//超时时间到了也没有检测到数据，该处设置永久阻塞，不可能返回值为0
} else if(ret > 0) {
// 说明检测到了有文件描述符的对应的缓冲区的数据发生了改变，监听文件描述符lfd
if(FD_ISSET(lfd, &tmp)) {
// 表示有新的客户端连接进来了
struct sockaddr_in cliaddr;
int len = sizeof(cliaddr);
int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);//接受新的连接，并返回新的通讯文件描述符cfd
// 将新的文件描述符加入到集合中
FD_SET(cfd, &rdset);
// 更新最大的文件描述符
maxfd = maxfd > cfd ? maxfd : cfd;
}
//监听文件描述符lfd，在通讯文件描述符的前端
for(int i = lfd + 1; i <= maxfd; i++) {
if(FD_ISSET(i, &tmp)) {
// 说明这个文件描述符对应的客户端发来了数据
char buf[1024] = {0};
int len = read(i, buf, sizeof(buf));
if(len == -1) {
perror("read");
exit(-1);
} else if(len == 0) {
printf("client closed...\n");
close(i);
FD_CLR(i, &rdset);
} else if(len > 0) {
printf("read buf = %s\n", buf);
write(i, buf, strlen(buf) + 1);
}
}
}
}
}
close(lfd);
return 0;
}
select的缺点
