#網絡程序設計#實驗四：I/O複用完成單線程併發服務器的處理

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實驗目的

利用I/O複用實現一個單線程併發服務器，使其可以併發接收客戶端傳來的數據， 並將收到的數據原封不動發回給客戶端

實驗原理

• 創建套接字並將其綁定在服務器的熟知端口上（本實驗採用5188號端口），將該套接字加入一個表中，該表中的項是可以進行I/O的描述符
• 使用select在已有套接字上等待I/O
• )如果最初的套接字準備就緒，調用accpet獲取下一個連接，並將該連接的套接字加入到表中
• 如果最初的套接字以外的套接字就緒，使用read獲取下一個請求，構造響應，用write將響應發回給客戶端
• 回到步驟2

• select函數用於在非阻塞中，當一個套接字或一組套接字有信號時通知你，系統提供select函數來實現多路複用輸入/輸出模型，原型：
  
• 參數maxfd是需要監視的最大的文件描述符值+1；
• rdset,wrset,exset分別對應於需要檢測的可讀文件描述符的集合，可寫文件描述符的集合及異常文件描述符的集合。
• struct timeval結構用於描述一段時間長度，如果在這個時間內，需要監視的描述符沒有事件發生則函數返回，返回值爲0。
• fd_set 是一組文件描述字(fd)的集合，它用一位來表示一個fd，對於fd_set類型通過下面四個宏來操作：
  • FD_ZERO(fd_set *fdset);將指定的文件描述符集清空，在對文件描述符集合進行設置前，必須對其進行初始化，如果不清空，由於在系統分配內存空間後，通常並不作清空處理，所以結果是不可知的。
  • FD_SET(fd_set *fdset);用於在文件描述符集合中增加一個新的文件描述符。
  • FD_CLR(fd_set *fdset);用於在文件描述符集合中刪除一個文件描述符。
  • FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);用於測試指定的文件描述符是否在該集合中。
• timeout 用於描述一段時間長度，如果在這個時間內，需要監視的描述符沒有事件 發生則函數返回，返回值爲 0。
  • 有三種可能：
  • 1.timeout=NULL（阻塞：select 將一直被阻塞，直到某個文件描述符上發生了事件）
  • 2.timeout所指向的結構設爲非零時間（等待固定時間：如果在指定的時間段裏有事件發生或者時間耗盡，函數均返回）
  • 3.timeout所指向的結構，時間設爲0（非阻塞：僅檢測描述符集合的狀態，然後立即返回，並不等待外部事件的發生）
• 還有getdtablesize()，它是用來返回這個進程的文件描述表的項數，也就是說這個進程打開的文件的數目

實驗內容

• 服務器端(echosrv.c)

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h> 
#include <sys/wait.h>
#include <pthread.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

#define PORT 5188
#define BUFFSIZE 1024

int echo(int sc)
{
	ssize_t sz = 0;
	char buffer[BUFFSIZE];
	char buff_t[100] = {0};

	memset(buff_t, 0, sizeof(buff_t));
	memset(buffer, 0, BUFFSIZE);

	sz = read(sc, buffer, sizeof(buffer)); 
	sprintf(buff_t," :%d\n", sc);
	strcpy(buffer + strlen(buffer) - 1, buff_t);
	write(sc, buffer, strlen(buffer)+1); 
	
	return sz;
}

int passiveTCP()
{
	int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	struct sockaddr_in servaddr;
	memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(PORT);
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	bind(fd,(struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
	listen(fd,SOMAXCONN);
	return fd;
}

int main(void)
{
	int fd = passiveTCP();
	int fd_;
	struct sockaddr_in addr;
	socklen_t len = sizeof(addr);
	
	fd_set rfds;
	fd_set afds;
	int temp, nfds;
	FD_ZERO(&afds);
	FD_SET(fd, &afds);
	nfds = getdtablesize();
	while(1)	
	{
		memcpy(&rfds, &afds, sizeof(rfds));
		if(select(nfds, &rfds, (fd_set*)0, (fd_set*)0, (struct timeval*)0) < 0)
		{
			printf("select error\n");
			continue;
		}
		else
			printf("select\n");

		if(FD_ISSET(fd, &rfds))
		{
			fd_ = accept(fd, (struct sockaddr*)&addr, &len);
			if(fd_ < 0)
				printf("accept error\n");
			else
			{
				printf("accept\n");
				FD_SET(fd_, &afds);
			}
		}
		for(temp = 0; temp < nfds; temp++)
		{
			if(temp != fd && FD_ISSET(temp, &rfds))
			{
				if(echo(temp) == 0)
				{
					close(temp);
					FD_CLR(temp, &afds);
				}
			}
		}
	}
	close(fd);
	return 0;
}

• 客戶端(echocli.c)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 5188
#define IP "127.0.0.1" 

int main() 
{
	int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
	struct sockaddr_in addr; 
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons(PORT);
	inet_pton(AF_INET, IP, &(addr.sin_addr.s_addr));
	if (connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0)
	{ 
		printf("error\n");
	}
	else
		printf("success\n");

	char buffer[1024]; 
	ssize_t size = 0;
	memset(buffer, 0 , sizeof(buffer));
	printf("please input msg to server:\n");
	size = read(0, buffer, sizeof(buffer));
	write(fd, buffer, size);
	size = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); 
	printf("the msg from server is:\n");
	write(1, buffer, size);
	close(fd);
	return 0;
}

實驗結果