網絡 使用select編寫服務器

一、理解select模型：
        理解select模型的關鍵在於理解fd_set,爲說明方便，取fd_set長度爲1字節，fd_set中的每個bit可以對應一個文件描述符fd。則1字節長的fd_set最長可以對應8個fd。
      （1）執行fd_set set; FD_ZERO(&set);則set用位表示是0000,0000。
        （2）若fd＝5,執行FD_SET(fd,&set);後set變爲0001,0000(第5位置爲1)
        （3）若再加上fd＝2，fd=1,則set變爲0001,0011
        （4）執行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
        （5）若fd=1,fd=2上都發生可讀事件，則select返回，此時set變爲0000,0011。注意：沒有事件發生的fd=5被清空。
　基於上面的討論，可以輕鬆得出select模型的特點：
　　（1)可監控的文件描述符個數取決與sizeof(fd_set)的值。我這邊服務 器上sizeof(fd_set)＝512，每bit表示一個文件描述符，則我服務器上支持的最大文件描述符是512*8=4096。
　　（2）將fd加入select監控集的同時，還要再使用這個數據結構array保存放到select監控集中的fd，一是用於再select 返回後，array作爲源數據和fd_set進入FD_ISSET判斷。二是select返回後會把以前加入的但並沒事件發生的fd清空，則每次開始 select前都要重新從array取得fd
逐個加入（FD_ZERO最先），掃描array的同時取得fd最大值maxfd，用於select的第一個 參數。
　　（3）可見select模型必須在select前循環array（加fd，取maxfd），select返回後循環array
        （FD_ISSET判斷是否有時間發生）。

二.使用select的tcp服務器（直接在讀到數據後將數據寫回去）：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>


#define _MAXFD_ 15
#define _backlog_ 5

int fds[_MAXFD_]; 

static int startup(in_addr_t ip,int port)
{
	int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(sock<0){
		perror("sock");
		exit(2);
	}
	struct sockaddr_in local;
	local.sin_family=AF_INET;
	local.sin_port=htons(port);
	local.sin_addr.s_addr=ip;
	
	if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0){
		perror("bind");
		exit(3);
	}

	if(listen(sock,_backlog_)<0){
		perror("listen");
		exit(4);
	}
	return sock;
}

void usage(char* proc)
{
	printf("usage: %s [ip] [port]\n",proc);
}

int main(int argc,char* argv[])
{
	if(argc!=3){
		usage(argv[0]);
		exit(1);
	}
	in_addr_t ip=inet_addr(argv[1]);
	int port=atoi(argv[2]);
	int done=0,i=0;
	int listen_sock=startup(ip,port);
	int new_sock=-1;
	struct sockaddr_in client;
	socklen_t len=sizeof(client);
	
	for(;i<_MAXFD_;++i){
		fds[i]=-1;
		
	}
	int max_fd;
	fd_set _reads;
	
	fds[0]=listen_sock;
	max_fd=fds[0];

	while(!done){
		FD_ZERO(&_reads);
		FD_SET(listen_sock,&_reads);
		struct timeval _timeout={5,0};

		for(i=1;i<_MAXFD_;++i){
			if(fds[i]>0){
				FD_SET(fds[i],&_reads);
				if(fds[i]>max_fd){
					max_fd=fds[i];
				}
			}
		}
		switch(select(max_fd+1,&_reads,NULL,NULL,&_timeout)){
			case 0:
				printf("select timeout\n");
				break;
			case -1:
				perror("select");
				break;
			default:
				{
					//listen sock
					i=0;
					char buf[1024];
					for(;i<_MAXFD_;++i){
						if(fds[i]==listen_sock && FD_ISSET(fds[i],&_reads)){
							new_sock=accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client,&len);
							if(new_sock<0){
								perror("accept");
								continue;
							}
							printf("get a connect...%d\n",new_sock);
							for(i=0;i<_MAXFD_;++i){
								if(fds[i]==-1){
									fds[i]=new_sock;
									break;
								}
							}
							if(new_sock==_MAXFD_){
								printf("server busy\n");
								close(new_sock);
							}
						}
						//nomal sock
						else if(fds[i]>0&&FD_ISSET(fds[i],&_reads)){
							ssize_t s=read(fds[i],buf,sizeof(buf)-1);
							if(s<0){
								perror("read");
								break;
							}
							else if(s==0){
								printf("client %d close!\n",fds[i]);
								close(fds[i]);
								fds[i]=0;
							}
							else{
								buf[s]=0;
								printf("client# %s \n",buf);
								if(write(fds[i],buf,strlen(buf))<0){
									perror("write");
								}
								else {
									printf("already reply to client!\n");
									FD_CLR(fds[i],&_reads);
								}
							}
						}
							
						
					}
					break;
				}
		}
	
	}
	return 0;
}

三.使用select的tcp服務器（在讀到數據後，將文件描述符添加到_writes集，下次select時將數據寫回去）： 

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>


#define _MAXFD_ 15
#define _backlog_ 5

int fds[_MAXFD_]; 

static int startup(in_addr_t ip,int port)
{
	int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(sock<0){
		perror("sock");
		exit(2);
	}
	struct sockaddr_in local;
	local.sin_family=AF_INET;
	local.sin_port=htons(port);
	local.sin_addr.s_addr=ip;
	
	if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0){
		perror("bind");
		exit(3);
	}

	if(listen(sock,_backlog_)<0){
		perror("listen");
		exit(4);
	}
	return sock;
}

void usage(char* proc)
{
	printf("usage: %s [ip] [port]\n",proc);
}

int main(int argc,char* argv[])
{
	if(argc!=3){
		usage(argv[0]);
		exit(1);
	}
	in_addr_t ip=inet_addr(argv[1]);
//	in_addr_t ip=inet_addr("192.168.1.112");
	int port=atoi(argv[2]);
//	int port=8088;
	int done=0,i=0;
	int listen_sock=startup(ip,port);
	int new_sock=-1;
	struct sockaddr_in client;
	socklen_t len=sizeof(client);
	
	for(;i<_MAXFD_;++i){
		fds[i]=-1;
		
	}
	int max_fd;
	fd_set _reads;
	fd_set _writes;
	char buf[1024];
	
	fds[0]=listen_sock;
	max_fd=fds[0];

	while(!done){
		FD_ZERO(&_reads);
		FD_SET(listen_sock,&_reads);
		struct timeval _timeout={5,0};

		for(i=1;i<_MAXFD_;++i){
			if(fds[i]>0){
				FD_SET(fds[i],&_reads);
				if(fds[i]>max_fd){
					max_fd=fds[i];
				}
			}
		}
		switch(select(max_fd+1,&_reads,&_writes,NULL,&_timeout)){
			case 0:
				printf("select timeout\n");
				break;
			case -1:
				perror("select");
				break;
			default:
				{
					//listen sock
					i=0;
					for(;i<_MAXFD_;++i){
						if(fds[i]==listen_sock && FD_ISSET(fds[i],&_reads)){
							new_sock=accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client,&len);
							if(new_sock<0){
								perror("accept");
								continue;
							}
							printf("get a connect...%d\n",new_sock);
							for(i=0;i<_MAXFD_;++i){
								if(fds[i]==-1){
									fds[i]=new_sock;
									break;
								}
							}
							if(new_sock==_MAXFD_){
								printf("server busy\n");
								close(new_sock);
							}
						}
						//nomal sock
						else if(fds[i]>0&&FD_ISSET(fds[i],&_reads)){
							ssize_t s=read(fds[i],buf,sizeof(buf)-1);
							if(s<0){
								perror("read");
								break;
							}
							else if(s==0){
								printf("client %d close!\n",fds[i]);
								close(fds[i]);
								FD_CLR(fds[i],&_writes);
								fds[i]=0;
							}
							else{
								buf[s]=0;
								printf("client# %s \n",buf);
 								FD_ZERO(&_writes);
				                FD_SET(fds[i],&_writes);
							}
						}
						else if(fds[i]>0&&FD_ISSET(fds[i],&_writes)){
						
								if(write(fds[i],buf,strlen(buf))<0){
									perror("write");
								}
								else {
									printf("already reply to client!\n");
									FD_CLR(fds[i],&_writes);
								}
						}	
							
					}
					break;
				}
		}
	
	}

	return 0;
}

select缺點：
        （1）每次調次select，都需要把fd集合從用戶態拷貝到內核態，這個開銷在fd很多時會很大
        （2）同時每次調用select都需要在內核遍歷傳遞進來的所有fd，這個開銷在fd很多時也很大
        （3）select支持的文件描述符數量太小了，默認是1024