1. I/O复用
我们学习了I/o复用的基本知识，了解到目前支持I/O复用的系统调用有select、pselect、poll、epoll。而epoll技术以其独特的优势被越来越多的应用到各大企业服务器。（后面将有poll & epoll单独学习笔记）
基本概念
IO多路复用是指内核一旦发现进程指定的一个或者多个IO条件准备读取，它就通知该进程。IO多路复用适用如下场合：
（1）当客户处理多个描述字时（一般是交互式输入和网络套接口），必须使用I/O复用。
（2）当一个客户同时处理多个套接口时，而这种情况是可能的，但很少出现。
（1）当客户处理多个描述字时（一般是交互式输入和网络套接口），必须使用I/O复用。
（2）当一个客户同时处理多个套接口时，而这种情况是可能的，但很少出现。
（3）如果一个TCP服务器既要处理监听套接口，又要处理已连接套接口，一般也要用到I/O复用。
（4）如果一个服务器即要处理TCP，又要处理UDP，一般要使用I/O复用。
（5）如果一个服务器要处理多个服务或多个协议，一般要使用I/O复用。
与多进程和多线程技术相比，I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程，从而大大减小了系统的开销。
（5）如果一个服务器要处理多个服务或多个协议，一般要使用I/O复用。
与多进程和多线程技术相比，I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程，从而大大减小了系统的开销。
2. select技术
select()函数确定一个或多个套接口的状态，本函数用于确定一个或多个套接口的状态，对每一个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息，用fd_set结构来表示一组等待检查的套接口，在调用返回时，这个结构存有满足一定条件的套接口组的子集，并且select()返回满足条件的套接口的数目。
2.1函数原型
该函数准许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发送，并只在有一个或多个事件发生或经历一段指定的时间后才唤醒。函数原型如下：
#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：就绪描述符的数目，超时返回0，出错返回-1
函数参数介绍如下：
（1）第一个参数maxfdp1指定待测试的描述字个数，它的值是待测试的最大描述字加1（因此把该参数命名为maxfdp1），描述字0、1、2...maxfdp1-1均将被测试。因为文件描述符是从0开始的。
（2）中间的三个参数readset、writeset和exceptset指定我们要让内核测试读、写和异常条件的描述字。如果对某一个的条件不感兴趣，就可以把它设为空指针。struct fd_set可以理解为一个集合，这个集合中存放的是文件描述符，可通过以下四个宏进行设置：
void FD_ZERO(fd_set *fdset); //清空集合
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset); //将一个给定的文件描述符加入集合之中
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); //将一个给定的文件描述符从集合中删除
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); // 检查集合中指定的文件描述符是否可以读写
（3）timeout告知内核等待所指定描述字中的任何一个就绪可花多少时间。其timeval结构用于指定这段时间的秒数和微秒数。
struct timeval{
long tv_sec; //seconds
long tv_usec; //microseconds
};
这个参数有三种可能：
（1）永远等待下去：仅在有一个描述字准备好I/O时才返回。为此，把该参数设置为空指针NULL。
（2）等待一段固定时间：在有一个描述字准备好I/O时返回，但是不超过由该参数所指向的timeval结构中指定的秒数和微秒数。
（3）根本不等待：检查描述字后立即返回，这称为轮询。为此，该参数必须指向一个timeval结构，而且其中的定时器值必须为0。
有关select更加详细的讲解请参考《Unix网络编程 -- 卷一》第六章 Page127 ~ 142；
2.2 select原理流程图
3. TCP回射程序实例
本例是基本套接字编程（1） -- tcp篇中回射程序的改写，其中server端采用select技术，实现I/O复用，可同时为多个客户程序服务！
3.1 server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <fcntl.h> #define PORT 8888
#define MAX_LINE 2048
#define LISTENQ 20 int main(int argc , char **argv)
{
int i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd; int nready , client[FD_SETSIZE]; ssize_t n, ret; fd_set rset , allset; char buf[MAX_LINE]; socklen_t clilen; struct sockaddr_in servaddr , cliaddr; /*(1) 得到监听描述符*/
listenfd = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0); /*(2) 绑定套接字*/
bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(PORT); bind(listenfd , (struct sockaddr *)&servaddr , sizeof(servaddr)); /*(3) 监听*/
listen(listenfd , LISTENQ); /*(4) 设置select*/
maxfd = listenfd;
maxi = -1;
for(i=0 ; i<FD_SETSIZE ; ++i)
{
client[i] = -1;
}//for
FD_ZERO(&allset);
FD_SET(listenfd , &allset); /*(5) 进入服务器接收请求死循环*/
while(1)
{
rset = allset;
nready = select(maxfd+1 , &rset , NULL , NULL , NULL); if(FD_ISSET(listenfd , &rset))
{
/*接收客户端的请求*/
clilen = sizeof(cliaddr); printf("\naccpet connection~\n"); if((connfd = accept(listenfd , (struct sockaddr *)&cliaddr , &clilen)) < 0)
{
perror("accept error.\n");
exit(1);
}//if printf("accpet a new client: %s:%d\n", inet_ntoa(cliaddr.sin_addr) , cliaddr.sin_port); /*将客户链接套接字描述符添加到数组*/
for(i=0 ; i<FD_SETSIZE ; ++i)
{
if(client[i] < 0)
{
client[i] = connfd;
break;
}//if
}//for if(FD_SETSIZE == i)
{
perror("too many connection.\n");
exit(1);
}//if FD_SET(connfd , &allset);
if(connfd > maxfd)
maxfd = connfd;
if(i > maxi)
maxi = i; if(--nready < 0)
continue;
}//if for(i=0; i<=maxi ; ++i)
{
if((sockfd = client[i]) < 0)
continue;
if(FD_ISSET(sockfd , &rset))
{
/*处理客户请求*/
printf("\nreading the socket~~~ \n"); bzero(buf , MAX_LINE);
if((n = read(sockfd , buf , MAX_LINE)) <= 0)
{
close(sockfd);
FD_CLR(sockfd , &allset);
client[i] = -1;
}//if
else{
printf("clint[%d] send message: %s\n", i , buf);
if((ret = write(sockfd , buf , n)) != n)
{
printf("error writing to the sockfd!\n");
break;
}//if
}//else
if(--nready <= 0)
break;
}//if
}//for
}//while
}
3.2 client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <fcntl.h> #define PORT 8888
#define MAX_LINE 2048 int max(int a , int b)
{
return a > b ? a : b;
} /*readline函数实现*/
ssize_t readline(int fd, char *vptr, size_t maxlen)
{
ssize_t n, rc;
char c, *ptr; ptr = vptr;
for (n = 1; n < maxlen; n++) {
if ( (rc = read(fd, &c,1)) == 1) {
*ptr++ = c;
if (c == '\n')
break; /* newline is stored, like fgets() */
} else if (rc == 0) {
*ptr = 0;
return(n - 1); /* EOF, n - 1 bytes were read */
} else
return(-1); /* error, errno set by read() */
} *ptr = 0; /* null terminate like fgets() */
return(n);
} /*普通客户端消息处理函数*/
void str_cli(int sockfd)
{
/*发送和接收缓冲区*/
char sendline[MAX_LINE] , recvline[MAX_LINE];
while(fgets(sendline , MAX_LINE , stdin) != NULL)
{
write(sockfd , sendline , strlen(sendline)); bzero(recvline , MAX_LINE);
if(readline(sockfd , recvline , MAX_LINE) == 0)
{
perror("server terminated prematurely");
exit(1);
}//if if(fputs(recvline , stdout) == EOF)
{
perror("fputs error");
exit(1);
}//if bzero(sendline , MAX_LINE);
}//while
} /*采用select的客户端消息处理函数*/
void str_cli2(FILE* fp , int sockfd)
{
int maxfd;
fd_set rset;
/*发送和接收缓冲区*/
char sendline[MAX_LINE] , recvline[MAX_LINE]; FD_ZERO(&rset);
while(1)
{
/*将文件描述符和套接字描述符添加到rset描述符集*/
FD_SET(fileno(fp) , &rset);
FD_SET(sockfd , &rset);
maxfd = max(fileno(fp) , sockfd) + 1;
select(maxfd , &rset , NULL , NULL , NULL); if(FD_ISSET(fileno(fp) , &rset))
{
if(fgets(sendline , MAX_LINE , fp) == NULL)
{
printf("read nothing~\n");
close(sockfd); /*all done*/
return ;
}//if
sendline[strlen(sendline) - 1] = '\0';
write(sockfd , sendline , strlen(sendline));
}//if if(FD_ISSET(sockfd , &rset))
{
if(readline(sockfd , recvline , MAX_LINE) == 0)
{ perror("handleMsg: server terminated prematurely.\n");
exit(1);
}//if if(fputs(recvline , stdout) == EOF)
{
perror("fputs error");
exit(1);
}//if
}//if
}//while
} int main(int argc , char **argv)
{
/*声明套接字和链接服务器地址*/
int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr; /*判断是否为合法输入*/
if(argc != 2)
{
perror("usage:tcpcli <IPaddress>");
exit(1);
}//if /*(1) 创建套接字*/
if((sockfd = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
{
perror("socket error");
exit(1);
}//if /*(2) 设置链接服务器地址结构*/
bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(PORT);
if(inet_pton(AF_INET , argv[1] , &servaddr.sin_addr) < 0)
{
printf("inet_pton error for %s\n",argv[1]);
exit(1);
}//if /*(3) 发送链接服务器请求*/
if(connect(sockfd , (struct sockaddr *)&servaddr , sizeof(servaddr)) < 0)
{
perror("connect error");
exit(1);
}//if /*调用普通消息处理函数*/
str_cli(sockfd);
/*调用采用select技术的消息处理函数*/
//str_cli2(stdin , sockfd);
exit(0);
}
3.3 运行结果
服务器监听终端：
两个客户链接服务器：
注：以上部分理论内容来自参考博客，多谢原博主！