Server Develop （四） select實現非阻塞sever

Select server

　　linux 的socket函數分為阻塞和非阻塞兩種方式，比如accept函數，在阻塞模式下，它會一直等待有客戶連接。而在非阻塞情況下，會立刻返回。我們一般都希望程序能夠運行在非阻塞模式下。一種方法就是做一個死循環，不斷去查詢各個socket的狀態，但是這樣會浪費大量的cpu時間。解決這個問題的一個方法就是使用select函數。使用select函數可以以非阻塞的方式和多個socket通信。當有socket需要處理時，select函數立刻返回，期間並不會占用cpu時間。 

　　select函數原型：

//Select 函數原型
 int select（nfds， readfds， writefds， exceptfds， timeout）
 //nfds: select監視的文件句柄數,視進程中打開的文件數而定，一般設為呢要  監視各文件中的最大文件號加一
 //readfds:select監視的可讀文件句柄集合
 //writefds:select監視的可寫文件句柄集合。
 //exceptfds:select監視的異常文件句柄集合。
 //timeout:本次select的超時結束時間。

 　　當readfds或writefds中映象的文件可讀或可寫或超時，本次select（） 就結束返回。程序員利用一組系統提供的宏在select（）結束時便可判 斷哪一文件可讀或可寫。對Socket編程特別有用的就是readfds.

　　select相關函數：

FD_ZERO（fd_set *fdset）
//清空fdset與所有文件句柄的聯系。
　
FD_SET（int fd， fd_set *fdset）
//建立文件句柄fd與fdset的聯系。
　
FD_CLR（int fd， fd_set *fdset）
//清除文件句柄fd與fdset的聯系。
　
FD_ISSET（int fd， fdset *fdset）
//檢查fdset聯系的文件句柄fd是否可讀寫，>0表示可讀寫。
　

　　具體步驟： 

//大致如下：……
　
int sockfd；
fd_set fdR；
int sock_fd[N];//save client_sockfd, size is N struct timeval timeout;
　
while(1){ 
    FD_ZERO（&fdR）；
    FD_SET（sockfd， &fdR）；

    switch （select（sockfd + 1，&fdR， NULL， &timeout）） {
    　　case -1：error;
    　　case 0：timeout;
    　　default：
　　　　　　if （FD_ISSET（sockfd, &fdR）） { 
        　　　　    now  read or recv something； 
　　　　　　}
     }　　
/* if sock_serv is in &fdR， now accept（） */
　　if( FD_ISSET(sock_serv,&fdR) ){
　　    sock_fd[..] = now accept();
    }
}

　　具體代碼：

void select_server::starListen()
{
    int flag = listen(sock_serv, 5);
    if(flag < 0){
        perror("listen error!\n");
        close(sock_serv);
        return;
    }
    printf("listen!\n");
    fd_set client_fdset;    //監控文件描述符集合
    int maxsock;            //監控文件描述符中最大的文件號
    struct timeval tv;        //超時返回時間
    int client_sockfd[5];   //存放活動的sockfd
    bzero((void*)client_sockfd,sizeof(client_sockfd));
    int conn_amount = 0;    //用來記錄描述符數量
    maxsock = sock_serv;

    char buffer[1024];

    while(1){

        //初始化文件描述符號到集合
        FD_ZERO(&client_fdset);
        //加入服務器描述符
        FD_SET(sock_serv,&client_fdset);

        //設置超時時間
        tv.tv_sec = 30; //30秒
        tv.tv_usec = 0;

        //把活動的句柄加入到文件描述符中
        for(int i = 0; i < 5; ++i){//程序中Listen中參數設為5,故i必須小於5
            if(client_sockfd[i] != 0){
                FD_SET(client_sockfd[i], &client_fdset);
            }
        }
        //printf("put sockfd in fdset!\n");
        //select函數
        flag = select(maxsock+1, &client_fdset, NULL, NULL, &tv);
        if(flag < 0){
            perror("select error!\n");
            break;
        }
        else if(flag == 0){
            printf("timeout!\n");
            continue;
        }

        //輪詢各個文件描述符
        for(int i = 0; i < conn_amount; ++i){
            //FD_ISSET檢查client_sockfd是否可讀寫，>0可讀寫
            if(FD_ISSET(client_sockfd[i], &client_fdset)){
                printf("start recv from client[%d]:\n",i);
                flag = recv(client_sockfd[i], buffer, 1024, 0);
                if(flag <= 0){
                    printf("client[%d] close\n", i);
                    close(client_sockfd[i]);
                    FD_CLR(client_sockfd[i], &client_fdset);
                    client_sockfd[i] = 0;
                }
                else{
                    printf("recv from client[%d] :%s\n", i, buffer);
                }
            }
        }

        //檢查是否有新的連接，如果收，接收連接，加入到client_sockfd中
        if(FD_ISSET(sock_serv, &client_fdset)){
            //接受連接
            struct sockaddr_in client_addr;
            size_t size = sizeof(struct sockaddr_in);
            int sock_client = accept(sock_serv, (struct sockaddr*)(&client_addr), (unsigned int*)(&size));
            if(sock_client < 0){
                perror("accept error!\n");
                continue;
            }
            //把連接加入到文件描述符集合中
            if(conn_amount < 5){
                client_sockfd[conn_amount++] = sock_client;

                bzero(buffer,1024);
                strcpy(buffer, "this is server! welcome!\n");
                send(sock_client, buffer, 1024, 0);

                printf("new connection client[%d] %s:%d\n", conn_amount, inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));

                bzero(buffer,sizeof(buffer));
                flag = recv(sock_client, buffer, 1024, 0);
                if(flag < 0){
                    perror("recv error!\n");
                    close(sock_serv);
                    return;
                }
                printf("recv : %s\n",buffer);

                if(sock_client > maxsock){
                    maxsock = sock_client;
                }
                else{
                    printf("max connections!!!quit!!\n");
                    break;
                }
            }
        }
    }

    for(int i = 0; i < 5; ++i){
        if(client_sockfd[i] != 0){
            close(client_sockfd[i]);
        }
    }
}

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