高并發(fā)服務(wù)器

select服務(wù)器屬于多路I/O轉(zhuǎn)接服務(wù)器的其中一種服務(wù)器模型

select能監(jiān)聽的文件描述符個數(shù)受限于FD_SETSIZE,一般為1024，單純改變進(jìn)程打開

的文件描述符個數(shù)并不能改變select監(jiān)聽文件個數(shù)

解決1024以下客戶端時使用select是很合適的，但如果鏈接客戶端過多，select采用

的是輪詢模型，會大大降低服務(wù)器響應(yīng)效率，不應(yīng)在select上投入更多精力

多路I/O轉(zhuǎn)接服務(wù)器模型大致如下圖一樣，select就像是服務(wù)器的小助手一樣，幫忙服務(wù)器處理客戶端的請求，這樣服務(wù)器不需要一直去詢問客戶端是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，減緩了服務(wù)器的壓力。

image.png

接下來了解一下select函數(shù)的用法

select

    #include <sys/select.h>
    #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);  

參數(shù)

nfds: 監(jiān)控的文件描述符集里最大文件描述符加1，因?yàn)榇藚?shù)會告訴內(nèi)核檢測前多少個文件描述符的狀態(tài)
readfds：監(jiān)控有讀數(shù)據(jù)到達(dá)文件描述符集合，傳入傳出參數(shù)
writefds：監(jiān)控寫數(shù)據(jù)到達(dá)文件描述符集合，傳入傳出參數(shù)
exceptfds：監(jiān)控異常發(fā)生達(dá)文件描述符集合,如帶外數(shù)據(jù)到達(dá)異常，傳入傳出參數(shù)
timeout：定時阻塞監(jiān)控時間，3種情況
1.NULL，永遠(yuǎn)等下去

2.設(shè)置timeval，等待固定時間

3.設(shè)置timeval里時間均為0，檢查描述字后立即返回，輪詢

struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};

關(guān)于集合的操作

void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //把文件描述符集合里fd清0
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); //測試文件描述符集合里fd是否置1
void FD_SET(int fd, fd_set *set); //把文件描述符集合里fd位置1
void FD_ZERO(fd_set *set); //把文件描述符集合里所有位清0

接下來直接從select服務(wù)器代碼進(jìn)行講解，代碼結(jié)構(gòu)主要分為

服務(wù)器搭建（創(chuàng)建、綁定、監(jiān)聽）
大循環(huán)for ，select檢查事件
for循環(huán)中有兩個主體 其中if分支中處理就緒的客戶端放入client中 小循環(huán)for中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include "wrap.h"

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i, maxi, maxfd;
    int listenfd, connfd, sockfd;
    int nready, client[FD_SETSIZE];
    ssize_t n;
    
    //兩個集合
    fd_set rset, allset;
    
    char buf[MAXLINE];
    char str[INET_ADDRSTRLEN]; /* #define INET_ADDRSTRLEN 16 */
    socklen_t cliaddr_len;
    struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;
    
    //創(chuàng)建套接字
    listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    //綁定
    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, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    
    //監(jiān)聽
    Listen(listenfd, 20); /* 默認(rèn)最大128 */
    
    //需要接收最大文件描述符
    maxfd = listenfd; 
    
    //數(shù)組初始化為-1
    maxi = -1; 
    for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
        client[i] = -1;
    
    //集合清零
    FD_ZERO(&allset);
    
    //將listenfd加入allset集合
    FD_SET(listenfd, &allset);
    
    for ( ; ; ) 
    {
        //關(guān)鍵點(diǎn)3
        rset = allset; /* 每次循環(huán)時都重新設(shè)置select監(jiān)控信號集 */
        
        //select返回rest集合中發(fā)生讀事件的總數(shù)  參數(shù)1：最大文件描述符+1
        nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);  
        if (nready < 0)
            perr_exit("select error");
        
        //listenfd是否在rset集合中
        if (FD_ISSET(listenfd, &rset))
        {
            //accept接收
            cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
            //accept返回通信套接字，當(dāng)前非阻塞，因?yàn)閟elect已經(jīng)發(fā)生讀寫事件
            connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
            printf("received from %s at PORT %d\n",
                   inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
                   ntohs(cliaddr.sin_port));
            
            //關(guān)鍵點(diǎn)1  
            for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
                if (client[i] < 0) 
                {
                    client[i] = connfd; /* 保存accept返回的通信套接字connfd存到client[]里 */
                    break;
                }
                
            /* 是否達(dá)到select能監(jiān)控的文件個數(shù)上限 1024 */
            if (i == FD_SETSIZE) {
                fputs("too many clients\n", stderr);
                exit(1);
            }
            
            //關(guān)鍵點(diǎn)2
            FD_SET(connfd, &allset); /*添加一個新的文件描述符到監(jiān)控信號集里 */
            
            //更新最大文件描述符數(shù)
            if (connfd > maxfd)
                maxfd = connfd; /* select第一個參數(shù)需要 */
            if (i > maxi)
                maxi = i; /* 更新client[]最大下標(biāo)值 */
            
            /* 如果沒有更多的就緒文件描述符繼續(xù)回到上面select阻塞監(jiān)聽,負(fù)責(zé)處理未處理完的就緒文件描述符 */
            if (--nready == 0)
                continue; 
        }
        
        for (i = 0; i <= maxi; i++) 
        { 
            //檢測clients 哪個有數(shù)據(jù)就緒
            if ( (sockfd = client[i]) < 0)
                continue;
            
            //sockfd（connd）是否在rset集合中
            if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) 
            {
                //進(jìn)行讀數(shù)據(jù) 不用阻塞立即讀取（select已經(jīng)幫忙處理阻塞環(huán)節(jié)）
                if ( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0)
                {
                    /* 無數(shù)據(jù)情況 client關(guān)閉鏈接，服務(wù)器端也關(guān)閉對應(yīng)鏈接 */
                    Close(sockfd);
                    FD_CLR(sockfd, &allset); /*解除select監(jiān)控此文件描述符 */
                    client[i] = -1;
                } else 
                {
                    //有數(shù)據(jù)
                    int j;
                    for (j = 0; j < n; j++)
                        buf[j] = toupper(buf[j]);
                    Write(sockfd, buf, n);//寫回客戶端
                }
                if (--nready == 0)
                    break;
            }
        } 
            
    }
    close(listenfd);
    return 0;
}

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