基于select模型的TCP服务器

之前的一篇博文是基于TCP的服务器和客户机程序，今天在这我要实现一个基于select模型的TCP服务器（仅实现了服务器）。

socket套接字编程提供了很多模型来使服务器高效的接受客户端的请求，select就是其中之一。

了解select模型我们先来看一下的代码：

int iResult = recv(s, buffer,1024);
这 是用来接收数据的，在默认的阻塞模式下的套接字里，recv会阻塞在那里，直到套接字连接上有数据可读，把数据读到buffer里后recv函数才会返 回，不然就会一直阻塞在那里。在单线程的程序里出现这种情况会导致主线程（单线程程序里只有一个默认的主线程）被阻塞,这样整个程序被锁死在这里，如果永 远没数据发送过来，那么程序就会被永远锁死。这个问题可以用多线程解决，但是在有多个套接字连接的情况下，这不是一个好的选择，扩展性很差。Select 模型就是为了解决这个问题而出现的。

select函数：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">int select(int nfds, fd_set  *readfds, fd_set  *writefds, fd_set *exceptfds, const struct timeval *timeout );</span>

参数nfds是需要监视的最⼤的⽂件描述符值+1；
rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读⽂件描述符的集合，可写⽂件描述符的集 合及异
常⽂件描述符的集合。
struct timeval结构⽤于描述⼀段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件

发⽣则函数返回，返回值为0。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">timeval结构体：
struct  timeval {
        long    tv_sec;        //秒
        long    tv_usec;     //毫秒
};</span>

select返回fd_set中可用的套接字个数。

下⾯的宏提供了处理这三种描述词组的⽅式:
FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；⽤来清除描述词组set中相关fd 的位
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)；⽤来测试描述词组set中相关fd 的位是否为真
FD_SET（int fd,fd_set*set）；⽤来设置描述词组set中相关fd的位
FD_ZERO（fd_set *set）；⽤来清除描述词组set的全部位

函数返回值：
执⾏成功则返回⽂件描述词状态已改变的个数。
如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间，没有返回；
当有错误发⽣时则返回-1， 错误原因存于errno，此时参数readfds，writefds，exceptfds和timeout的值变成不可预测。错误值可能为：
EBADF ⽂件描述词为⽆效的或该⽂件已关闭。
EINTR 此调⽤被信号所中断。
EINVAL 参数n 为负值。
ENOMEM 核⼼内存不⾜。

根据以上的只是前提，我们可以得到select的特点：

select模型的特点：

　　（1)可监控的⽂件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。我这边服务 器上sizeof(fd_set)＝

512，每bit表⽰⼀个⽂件描述符，则我服务器上⽀持的最⼤⽂件描述符是512*8=4096。据说

可调，另有说虽 然可调，但调整上限受于编译内核时的变量值。本⼈对调整fd_set的⼤⼩不

http://www.cppblog.com /CppExplore/archive/2008/03/21/45061.html 太感兴趣，参考中的模

型2（1）可以有效突破select可监控的⽂件描述符上 限。

　　（2）将fd加⼊select监控集的同时，还要再使⽤⼀个数据结构array保存放到select监控集

中的fd，⼀是⽤于再select 返回后，array作为源数据和fd_set进⾏FD_ISSET判断。⼆是select

返回后会把以前加⼊的但并⽆事件发⽣的fd清空，则每次开始 select前都要重新从array取得fd

逐⼀加⼊（FD_ZERO最先），扫描array的同时取得fd最⼤值maxfd，⽤于select的第⼀个 参

数。

　　（3）可见select模型必须在select前循环array（加fd，取maxfd），select返回后循环array

（FD_ISSET判断是否有时间发⽣）。

以下是select模型的工作过程：

1：用FD_ZERO宏来初始化我们感兴趣的fd_set。

也就是select函数的第二三四个参数。

2：用FD_SET宏来将套接字句柄分配给相应的fd_set。

如果想要检查一个套接字是否有数据需要接收，可以用FD_SET宏把套接接字句柄加入可读性检查队列中

3：调用select函数。

如果该套接字没有数据需要接收，select函数会把该套接字从可读性检查队列中删除掉，

4：用FD_ISSET对套接字句柄进行检查。

如果我们所关注的那个套接字句柄仍然在开始分配的那个fd_set里，那么说明马上可以进行相应的IO操 作。比如一个分配给select第一个参数的套接字句柄在select返回后仍然在select第一个参数的fd_set里，那么说明当前数据已经来了， 马上可以读取成功而不会被阻塞。

基于select模型的TCP服务器的实现：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/select.h>
#include<netinet/in.h>

#define _MAX_SIZE_ 10
int fd_arr[_MAX_SIZE_];
int max_fd=0;
static void Useage(const char* proc)
{
	printf("Useage:%s,[ip][port]");
	exit(1);
}
static int add_fd_arr(int fd)
{
	//fd add to fd_arr
	int i=0;
	for(;i<_MAX_SIZE_;++i)
	{
		if(fd_arr[i]==-1)
		{
			fd_arr[i]=fd;
			return 0;
		}
	}
	return 1;
}
int select_server(char* ip,char* port)
{
	struct sockaddr_in ser;
	struct sockaddr_in cli;
	fd_set fds;
	int fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(fd<0)
	{
		perror("socket()");
		exit(2);
	}
	int yes=1;
	setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&yes,sizeof(int));

	memset(&ser,'\0',sizeof(ser));
	ser.sin_family=AF_INET;
	ser.sin_port=htons(port);
	ser.sin_addr.s_addr=ip;


	if(bind(fd,(struct sockaddr*)&ser,sizeof(ser))<0)
	{
		perror("bind()");
		exit(3);
	}

	//init fd_arr
	int i=0;
	for(;i<_MAX_SIZE_;++i)
	{
		fd_arr[i]=-1;
	}

	add_fd_arr(fd);


	FD_ZERO(&fds);
	if(listen(fd,5)<0)
	{
		perror("listen");
		exit(4);
	}


	while(1)
	{
		//reset fd_arr
		for(i=0;i<_MAX_SIZE_;++i)
		{
			if(fd_arr[i]!=-1)
			{
				FD_SET(fd_arr[i],&fds);
				if(fd_arr[i]>max_fd)
				{
					max_fd=fd_arr[i];
				}
			}
		}
		struct timeval timeout={3,0};
		switch(select(max_fd+1,&fds,NULL,NULL,&timeout))
		{
			case -1:
				{
					perror("select");
					exit(5);
					break;
				}
			case 0:
				{
					printf("select timeout......");
					break;
				}
			default:
				{
					for(i=0;i<_MAX_SIZE_;++i)
					{
						if(i==0&&fd_arr[i]!=-1&&FD_ISSET(fd_arr[i],&fds))
						{
							socklen_t len=sizeof(cli);
							int new_fd=accept(fd,(struct sockaddr*)&cli,&len);
							if(-1!=new_fd)
							{
								printf("get a new link");
								if(1==add_fd_arr(new_fd))
								{
									perror("fd_arr is full,close new_fd\n");
									close(new_fd);
								}
								
							}
							continue;
						}
						if(fd_arr[i]!=-1&&FD_ISSET(fd_arr[i],&fds))
						{
							char buf[1024];
							memset(buf,'\0',sizeof(buf));
							ssize_t size=recv(fd_arr[i],buf,sizeof(buf)-1,0);
							if(size==0||size==-1)
							{
								printf("remote client close,size is%d\n",size);
								int j=0;
								for(;j<_MAX_SIZE_;++j)
								{
									if(fd_arr[j]==fd_arr[i])
									{
										fd_arr[j]=-1;
										break;
									}
								}
								close(fd_arr[i]);
								FD_CLR(fd_arr[i],&fds);
							}else
							{
								printf("fd:%d,msg:%s",fd_arr[i],buf);
							}
						}
					}
				}
				break;
		}

	}
}
int main(int argc,char* argv[])
{
	if(argc!=3)
	{
		Useage(argv[0]);
	}
	select_server(argv[1],argv[2]);
	return 0;
}
</span>