Linux IO模型：IO多路复用

● 应用程序中同时处理多路输入输出流，若采用阻塞模式，得不到预期的目的；

● 若采用非阻塞模式，对多个输入进行轮询，但又太浪费CPU时间；

● 若设置多个进程/线程，分别处理一条数据通路，将新产生进程/线程间的同步与通信问题，使程序变得更加复杂；

● 比较好的方法是使用I/O多路复用技术。

其（select）基本思想是：

○ 先构造一张有关描述符的表（最大1024），然后调用一个函数。

○ 当这些文件描述符中的一个或多个已准备好进行I/O时函数才返回。

○ 函数返回时告诉进程哪个描述符已就绪，可以进行I/O操作。

用select创建并发服务器，可以与多个客户端进行通信（监听键盘、socket、多个acceptfd）

循环服务器：一个客户端可以连接多个客户端，但是不能同时

并发服务器：一个服务器可以同时处理多个客户端的请求

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>// tcp服务器一共有两种文件描述符，一类用于连接，一类用于通信
int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[128];int ret;if (argc != 2){printf("usage:%s <端口号>\n", argv[0]);return -1;}// 1.创建套接字（socket）// socket函数返回值：用于连接的文件描述符int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket err");return -1;}printf("sockfd:%d\n", sockfd);// 2. 指定网络信息struct sockaddr_in saddr, caddr;saddr.sin_family = AF_INET;            // IPV4saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); // 端口号// saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); // 虚拟机IP地址(自动获取)saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 虚拟机IP地址// INADDR_ANY是一个常量，它指代的是一个特殊的IP地址，即0.0.0.0// 在网络编程中，当一个进程需要绑定一个网络端口时，可以使用INADDR_ANY来指定该端口可以接受来自任何IP地址的连接请求int len = sizeof(caddr);// 3.绑定套接字（bind）if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0){perror("bind err");return -1;}printf("bind ok\n");// 4.监听套接字（listen）if (listen(sockfd, 6) < 0){perror("listen err");return -1;}printf("listen ok\n");//******************************************************************//// 1)构造一张关于文件描述符的表fd_set rfds, tempfds;int maxfd;// 2)清空表 FD_ZEROFD_ZERO(&rfds);FD_ZERO(&tempfds);// 3)将关心的文件描述符添加到表中 FD_SETFD_SET(sockfd, &rfds);FD_SET(0, &rfds);maxfd = sockfd;while (1){// 将原来的表复制给新表tempfds = rfds;struct timeval tm = {1, 0}; // 超时检测// 4)调用select函数，监听 selectret = select(maxfd + 1, &tempfds, NULL, NULL, 0);if (ret < 0){perror("select err");return -1;}else if(ret==0){printf("time out\n");}// 5)判断到底是哪一个或者是哪些文件描述符发生了事件 FD_ISSETif (FD_ISSET(0, &tempfds)){fgets(buf, sizeof(buf), stdin);printf("keybroad:%s\n", buf);}if (FD_ISSET(sockfd, &tempfds)){// 5.接受客户端连接请求（accept）// accept函数返回值：用于通信的文件描述符int acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len);if (acceptfd < 0){perror("accpet err");return -1;}printf("port:%d ip:%s\n", ntohs(caddr.sin_port), inet_ntoa(caddr.sin_addr));printf("accpetfd:%d\n", acceptfd);// 将用于通信的文件描述符加入表中FD_SET(acceptfd, &rfds);if (acceptfd > maxfd)maxfd = acceptfd;}for (int i = sockfd + 1; i <= maxfd; i++) // 循环判断哪些文件描述符发生响应{if (FD_ISSET(i, &tempfds)){// 6. 接收，发送数据（recv，send）ret = recv(i, buf, sizeof(buf), 0);if (ret < 0){perror("recv err");break;}else if (ret == 0){printf("client %d exit\n", i);close(i);         // 关闭退出的客户端文件描述符FD_CLR(i, &rfds); // 将关闭的文件描述符从表中删除while (!FD_ISSET(maxfd, &rfds))maxfd--;}else{printf("client %d: %s\n", i, buf);memset(buf, 0, sizeof(buf));}}}}//*****************************************************************//// 7.关闭套接字（close）close(sockfd);return 0;
}

使用poll实现client的收发功能

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[128];if (argc != 3){printf("usage:%s <IP地址> <端口号>\n", argv[0]);return -1;}// 1.创建套接字（socket）int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket err");return -1;}printf("sockfd:%d\n", sockfd);// 2.指定（服务器）网络信息struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;                 // IPV4saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));      // 端口号saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); // 虚拟机IP地址// 3.连接（connect）if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0){perror("connect err");return -1;}printf("connect ok\n");// 4.接收发送消息（recv send）//************************************************************//// 1)创建结构体数组struct pollfd fds[2];// 2)将关心的文件描述符添加到数组中，并赋予事件fds[0].fd = 0;          // 键盘fds[0].events = POLLIN; // 想要发生的事件fds[1].fd = sockfd;     // 套接字fds[1].events = POLLIN; // 想要发生的事件// 3)保存数组内最后一个有效元素的下标int last = 1;// 4)调用poll函数，监听while (1){int ret = poll(fds, last + 1, 0);if (ret < 0){perror("poll err");return -1;}// 5)判断结构体内文件描述符实际触发的事件if (fds[0].revents == POLLIN){// 6)根据不同文件描述符触发的不同事件做对应的逻辑处理fgets(buf, sizeof(buf), stdin);// printf("keybroad:%s\n", buf);send(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);if (strcmp(buf, "quit\n") == 0)break;}if (fds[1].revents == POLLIN){recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);printf("buf:%s\n", buf);}memset(buf, 0, sizeof(buf));}//************************************************************//// 5.关闭套接字（close）close(sockfd);return 0;
}