day34

1    非阻塞型IO

让我们的read函数不再阻塞，无论是否读取到消息，立刻返回

1.1    fcntl函数

原型：int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
调用：int flag = fcntl(描述符,F_GETFL)
     fcntl(描述符，F_SETFL，flag)
功能描述：设置或者获取文件的各项属性，到底如何操作由cmd决定，一般我们都会用来设置阻塞或者非阻塞IO
参数解析：
    参数 fd：准备设置属性的文件的描述符
    参数 cmd：文件到底设置什么属性又cmd决定
    参数 ...:
        F_SETFL:设置文件的flag属性
        F_GETFL:获取当前文件的flag属性

2    多路文件IO

能够实现效果：先发生输入事件，再去调用阻塞型的读取函数
例如：
正常情况下，都是先调用scanf函数，阻塞并等待键盘输入事件
如果使用了多路文件IO的话，就能实现：先发生键盘输入事件，事件发生之后，立刻调用scanf函数，直线了高效率且非阻塞
 

2.1    多路文件IO的工作原理

内核会监视目标套接字的缓存区变化:如果
①    缓存区发生了改变：边缘触发
②    缓存区存在数据：水平触发
内核就会通知监视者，有描述符是可读的
已下3个模型，都是上述工作方式
 

2.2    select 模型

原型：int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
 
调用：select(FD_SETSIZE,描述符集合,0,0,0)
FD_SETSIZE：值为1024
 
功能描述：以阻塞的形式监视 readfds,writefds,exceptfds 这3个描述符集合中，所有描述符，如果有任何描述符激活，则select解除阻塞
 
参数解析：
    参数 nfds：readfds，writefds，exceptfds 这3个集合中的最大值
    参数 readfds：监视描述符集合中任意的描述符是否可读，一般我们只用这个
    参数 writefds：监视描述符集合中任意的描述符是否可写，一般写NULL
    参数 exceptfds：监视描述符集合中任意的描述符是否发生意外，一般写NULL
        注意：只要select监视到了有描述符激活，就会将激活的描述符，以覆盖的形式写入到上述3个fds里面去
    
    参数 timeout：是一个结构体，结构如下
        struct timeval {
            long    tv_sec;         /* seconds */
            long    tv_usec;        /* microseconds */
        };
        表示select函数只阻塞传入的时间长度的秒数，超过这个时间自动解除阻塞
        传NULL表示：一直阻塞，不受时间影响
返回值：返回激活的描述符的数量
 
如何操作描述符集合

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
    功能描述： 从 set 中删除描述符 fd
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
    功能描述：判断 set 中是否存在描述符 fd
    返回值：如果存在返回1，不存在返回0
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
    功能描述：将描述符 fd 添加到 set 里面去
void FD_ZERO(fd_set *set);
    功能描述：清空 set 所有描述符，相当于初始化的功能

select多并发服务器

select代码模型

fd_set readfds;
FD_ZERO(readfds)
FD_SET(想要监视的描述符,readfds)
while(1){
    select()
    判断/循环判断哪个描述符激活了{
        调用对用的阻塞函数
        例如:accept 或者 read    
    }
}
 

如何操作描述符集合

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
    功能描述： 从 set 中删除描述符 fd
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
    功能描述：判断 set 中是否存在描述符 fd
    返回值：如果存在返回1，不存在返回0
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
    功能描述：将描述符 fd 添加到 set 里面去
void FD_ZERO(fd_set *set);
    功能描述：清空 set 所有描述符，相当于初始化的功能

select多并发服务器

2.3    poll模型

工作方式和select是一样的，都是用来监视描述符是否激活，只不过操作过程不一样
因为select的不足，才会有poll模型的
① select中 fd_set 类型大小固定，1024个，如果要监视的描述符数量超过1024个，就会有问题
② select监视到激活的描述符成功后，会将激活的把readfds覆盖
poll 解决了上述2个问题

原型：int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
调用：poll(准备监视的struct pollfd 数组，数组的容量/实际长度，-1)
功能描述：监视 fds所指向的描述符数组中所有描述符的情况，最多监视nfds个，一般就是数组的容量
参数解析：
    参数 fds：结构体数组，数组中的每一个结构体元素都是一个描述符搭配一些其他数据，结构如下
        struct pollfd {
            int   fd;         /* file descriptor */要监视的描述符
            short events;     /* requested events */可读、可写、意外
                因为可读的原因激活：POLLIN，一般我们都写这个
                因为可写的原因激活：POLLOUT
            short revents;    /* returned events */
                fd描述符，一旦激活，用来表示具体因为什么原因激活的                                   
        };
    参数 nfds：想要监视的描述符的数量，一般就是fds这个数组的实际长度
    参数 timeout：poll函数阻塞时长，单位为毫秒
        传 0 表示不阻塞
        传 -1 表示一直阻塞，直到有描述符激活
        
返回值：成功返回激活的描述符的数量                        
注意：poll函数监视的直接是一个结构体数组，这个数组我们是可以直接操作的，不需要额外的函数去操作
注意：poll的激活方式为水平触发
    水平触发：只要监视的所有套接字中，有任何套接字缓存区存在数据，则poll就会激活                

poll的代码模型

struct pollfd fds[n] = {0};
fds[0].fd = 想要监视的第一个描述符
fds[0].events = POLLIN
 
while(1){
    poll(fds,n,-1)
    for(遍历 fds){
        // 判断 fds中哪个描述符激活了
        if(fds[i].revents == POLLIN){
            调用对应的阻塞函数
            例如 accept 或者 read 或者 scanf等        
        }                        
    }
}

    服务器和2个客户端互相聊天，服务器和客户端都需要使用select模型去实现
    在不开线程的情况下，实现互相聊天

服务端

#include <myhead.h>
#define SER_PORT 6666		   //服务器端口号
#define SER_IP "192.168.0.129" //服务器ip地址int main(int argc, const char *argv[])
{int client_arr[100] = {0};int len = 0;//1、创建套接字int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//参数1：表示ipv4的网络通信//参数2：表示使用的是TCP通信方式//参数3：表示默认使用一个协议if (sfd == -1){perror("socket error");return -1;}printf("socket success, sfd = %d\n", sfd); //3//将端口号快速重用int reuse = 1;if (setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) == -1){perror("setsockopt error");return -1;}printf("端口号快速重用成功\n");//2、为套接字绑定ip地址和端口号//2.1 填充地址信息结构体struct sockaddr_in sin;sin.sin_family = AF_INET;				 //通信域sin.sin_port = htons(SER_PORT);			 //端口号sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP); //ip地址//2.2 绑定工作if (bind(sfd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) == -1){perror("bind error");return -1;}printf("bind success\n");//3、将套接字设置成被动监听状态if (listen(sfd, 128) == -1){perror("listen error");return -1;}printf("listen success\n");//4、阻塞等待客户端的连接请求//4.1 定义变量用于接收客户端的信息fd_set rdset;FD_ZERO(&rdset);FD_SET(sfd, &rdset);FD_SET(STDIN_FILENO, &rdset);while (1){fd_set temp = rdset;select(FD_SETSIZE, &temp, 0, 0, 0);if (FD_ISSET(sfd, &temp)){int client = accept(sfd, 0, 0);printf("有新客户端链接\n");FD_SET(client, &rdset);client_arr[len] = client;len++;}else if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &temp)){char buf[128] = "";printf("请输入>>>");fgets(buf, sizeof(buf), stdin);buf[strlen(buf) - 1] = 0;for (int i = 0; i < len; i++){int client = client_arr[i];send(client, buf, 128, 0);}}for (int i = 0; i < len; i++){int client = client_arr[i];if (FD_ISSET(client, &temp)){char buf[128] = "";int res = read(client, buf, 128);if (res == 0){printf("有客户端断开\n");FD_CLR(client, &rdset);for (int j = i; j < len - 1; j++){client_arr[j] = client_arr[j + 1];}len--;close(client);break;}printf("%s\n", buf);}}}return 0;
}

客户端

#include <myhead.h>
#define SER_POPT 6666
#define SER_IP "192.168.0.129"
#define CLI_POPT 8888
#define CLI_IP "192.168.0.129"
int main(int argc, const char *argv[])
{int cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (cfd == -1){perror("socket error");return -1;}printf("cfd =%d\n", cfd);int reuse = 1;if (setsockopt(cfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) == -1){perror("reuse error");return -1;}struct sockaddr_in cin;cin.sin_family = AF_INET;                //通信域     //端口号cin.sin_addr.s_addr = inet_addr(CLI_IP); //ip地址//2.2 绑定工作if (bind(cfd, (struct sockaddr *)&cin, sizeof(cin)) == -1){perror("bind error");return -1;}printf("bind success\n");struct sockaddr_in sin;sin.sin_family = AF_INET;sin.sin_port = htons(SER_POPT);sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);if (connect(cfd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) == -1){perror("connect error");return -1;}fd_set rdset;FD_ZERO(&rdset);FD_SET(cfd, &rdset);FD_SET(STDIN_FILENO, &rdset);while (1){fd_set temp = rdset;select(FD_SETSIZE, &temp, 0, 0, 0);if (FD_ISSET(cfd, &temp)){char buf[128] = "";recv(cfd, buf, 128, 0);printf("%s\n", buf);}else if (FD_ISSET(0, &temp)){char buf[128] = "";printf("请输入>>>");fgets(buf, sizeof(buf), stdin);buf[strlen(buf) - 1] = 0;send(cfd, buf, strlen(buf), 0);printf("success\n");}}return 0;
}