select实现server伪代码
1 int main() 2 { 3 int lfd = socket(); 4 bind(); 5 listen(); 6 7 // 创建一文件描述符表 8 fd_st reads, temp; 9 // 初始化 10 fd_zero(&reads); 11 // 监听的lfd加入到读集合 12 fd_set(lfd, &reads); 13 int maxfd = lfd; 14 15 while(1) 16 { 17 // 委托检测 18 temp = reads; 19 int ret = select(maxfd+1, &temp, NULL, NULL, NULL); 20 21 // 是不是监听的 22 if(fd_isset(lfd, &temp)) 23 { 24 // 接受新连接 25 int cfd = accept(); 26 // cfd加入读集合 27 fd_set(cfd, &reads); 28 // 更新maxfd 29 maxfd=maxfd（2）使用select函的优缺点:
优点：
跨平台
缺点：
a. 每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大；
b. 同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大；
c. select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024。
为什么是1024？
首先，看下内核中对fd_set的定义： typedef struct { unsigned long fds_bits[__FDSET_LONGS]; } __kernel_fd_set; typedef __kernel_fd_set fd_set; 其中有关的常量定义为： #undef __NFDBITS #define __NFDBITS (8 * sizeof(unsigned long)) #undef __FD_SETSIZE #define __FD_SETSIZE 1024 #undef __FDSET_LONGS #define __FDSET_LONGS (__FD_SETSIZE/__NFDBITS) 即__NFDBITS为8*4=32，__FD_SETSIZE为1024，那么，__FDSET_LONGS为1024/32=32，因此，fd_set实际上是32个无符号长整形，也就是1024位
（2）select函数及示例
#include /* According to earlier standards */ #include #include #include int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); nfds: 监控的文件描述符集里最大文件描述符加1，因为此参数会告诉内核检测前多少个文件描述符的状态 readfds： 监控有读数据到达文件描述符集合，传入传出参数 writefds： 监控写数据到达文件描述符集合，传入传出参数 exceptfds： 监控异常发生达文件描述符集合,如带外数据到达异常，传入传出参数 timeout： 定时阻塞监控时间，3种情况 1.NULL，永远等下去 2.设置timeval，等待固定时间 3.设置timeval里时间均为0，检查描述字后立即返回，轮询 struct timeval { long tv_sec; /* seconds */ long tv_usec; /* microseconds */ }; void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //把文件描述符集合里fd清0 int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); //测试文件描述符集合里fd是否置1 void FD_SET(int fd, fd_set *set); //把文件描述符集合里fd位置1 void FD_ZERO(fd_set *set); //把文件描述符集合里所有位清0
select示例：
select.c
1 #include 2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 10 11 int main(int argc, const char* argv[]) 12 { 13 if(argc < 2) 14 { 15 printf("eg: ./a.out port\n"); 16 exit(1); 17 } 18 struct sockaddr_in serv_addr; 19 socklen_t serv_len = sizeof(serv_addr); 20 int port = atoi(argv[1]); 21 22 // 创建套接字 23 int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 24 // 初始化服务器 sockaddr_in 25 memset(&serv_addr, 0, serv_len); 26 serv_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族 27 serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听本机所有的IP 28 serv_addr.sin_port = htons(port); // 设置端口 29 // 绑定IP和端口 30 bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len); 31 32 // 设置同时监听的最大个数 33 listen(lfd, 36); 34 printf("Start accept ......\n"); 35 36 struct sockaddr_in client_addr; 37 socklen_t cli_len = sizeof(client_addr); 38 39 // 最大的文件描述符 40 int maxfd = lfd; 41 // 文件描述符读集合 42 fd_set reads, temp; 43 // init 44 FD_ZERO(&reads); 45 FD_SET(lfd, &reads); 46 47 while(1) 48 { 49 // 委托内核做IO检测 50 temp = reads; 51 int ret = select(maxfd+1, &temp, NULL, NULL, NULL); 52 if(ret == -1) 53 { 54 perror("select error"); 55 exit(1); 56 } 57 // 客户端发起了新的连接 58 if(FD_ISSET(lfd, &temp)) 59 { 60 // 接受连接请求 - accept不阻塞 61 int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cli_len); 62 if(cfd == -1) 63 { 64 perror("accept error"); 65 exit(1); 66 } 67 char ip[64]; 68 printf("new client IP: %s, Port: %d\n", 69 inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)), 70 ntohs(client_addr.sin_port)); 71 // 将cfd加入到待检测的读集合中 - 下一次就可以检测到了 72 FD_SET(cfd, &reads); 73 // 更新最大的文件描述符 74 maxfd = maxfd < cfd ? cfd : maxfd; 75 } 76 // 已经连接的客户端有数据到达 77 for(int i=lfd+1; i<=maxfd; ++i) 78 { 79 if(FD_ISSET(i, &temp)) 80 { 81 char buf[1024] = {0}; 82 int len = recv(i, buf, sizeof(buf), 0); 83 if(len == -1) 84 { 85 perror("recv error"); 86 exit(1); 87 } 88 else if(len == 0) 89 { 90 printf("客户端已经断开了连接\n"); 91 close(i); 92 // 从读集合中删除 93 FD_CLR(i, &reads); 94 } 95 else 96 { 97 printf("recv buf: %s\n", buf); 98 send(i, buf, strlen(buf)+1, 0); 99 } 100 } 101 } 102 } 103 104 close(lfd); 105 return 0; 106 }
select示例2：
select.c
1 #include 2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 11 #define SERV_PORT 8989 12 13 int main(int argc, const char* argv[]) 14 { 15 int lfd, cfd; 16 struct sockaddr_in serv_addr, clien_addr; 17 int serv_len, clien_len; 18 19 // 创建套接字 20 lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 21 // 初始化服务器 sockaddr_in 22 memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); 23 serv_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族 24 serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听本机所有的IP 25 serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); // 设置端口 26 serv_len = sizeof(serv_addr); 27 // 绑定IP和端口 28 bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len); 29 30 // 设置同时监听的最大个数 31 listen(lfd, 36); 32 printf("Start accept ......\n"); 33 34 int ret; 35 int maxfd = lfd; 36 // reads 实时更新，temps 内核检测 37 fd_set reads, temps; 38 39 FD_ZERO(&reads); 40 FD_SET(lfd, &reads); 41 42 while(1) 43 { 44 temps = reads; 45 ret = select(maxfd+1, &temps, NULL, NULL, NULL); 46 if(ret == -1) 47 { 48 perror("select error"); 49 exit(1); 50 } 51 52 53 // 判断是否有新连接 54 if(FD_ISSET(lfd, &temps)) 55 { 56 // 接受连接请求 57 clien_len = sizeof(clien_len); 58 int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&clien_addr, &clien_len); 59 60 // 文件描述符放入检测集合 61 FD_SET(cfd, &reads); 62 // 更新最大文件描述符 63 maxfd = maxfd < cfd ? cfd : maxfd; 64 } 65 66 // 遍历检测的文件描述符是否有读操作 67 for(int i=lfd+1; i<=maxfd; ++i) 68 { 69 if(FD_ISSET(i, &temps)) 70 { 71 // 读数据 72 char buf[1024] = {0}; 73 int len = read(i, buf, sizeof(buf)); 74 if(len == -1) 75 { 76 perror("read error"); 77 exit(1); 78 } 79 else if(len == 0) 80 { 81 // 对方关闭了连接 82 FD_CLR(i, &reads); 83 close(i); 84 if(maxfd == i) 85 { 86 maxfd--; 87 } 88 } 89 else 90 { 91 printf("read buf = %s\n", buf); 92 for(int j=0; jselect_plus.c
1 #include 2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 11 #define SERV_PORT 8989 12 13 int main(int argc, const char* argv[]) 14 { 15 int lfd, cfd; 16 struct sockaddr_in serv_addr, clien_addr; 17 int serv_len, clien_len; 18 19 // 创建套接字 20 lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 21 // 初始化服务器 sockaddr_in 22 memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); 23 serv_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族 24 serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听本机所有的IP 25 serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); // 设置端口 26 serv_len = sizeof(serv_addr); 27 // 绑定IP和端口 28 bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len); 29 30 // 设置同时监听的最大个数 31 listen(lfd, 36); 32 printf("Start accept ......\n"); 33 34 int ret; 35 int maxfd = lfd; 36 // reads 实时更新，temps 内核检测 37 fd_set reads, temps; 38 39 /*===============================================================*/ 40 // 记录要检测的文件描述符的数组 41 int allfd[FD_SETSIZE]; // 1024 42 // 记录数组中最后一个元素的下标 43 int last_index = 0; 44 // 初始化数组 45 for(int i=0; i补充 pselect：
pselect原型如下。此模型应用较少，可参考select模型自行编写C/S：
#include int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout, const sigset_t *sigmask); struct timespec { long tv_sec; /* seconds */ long tv_nsec; /* nanoseconds */ }; 用sigmask替代当前进程的阻塞信号集，调用返回后还原原有阻塞信号集
3. poll
#include int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout); struct pollfd { int fd; /* 文件描述符 */ short events; /* 监控的事件 */ short revents; /* 监控事件中满足条件返回的事件 */ }; POLLIN 普通或带外优先数据可读,即POLLRDNORM | POLLRDBAND POLLRDNORM 数据可读 POLLRDBAND 优先级带数据可读 POLLPRI 高优先级可读数据 POLLOUT 普通或带外数据可写 POLLWRNORM 数据可写 POLLWRBAND 优先级带数据可写 POLLERR 发生错误 POLLHUP 发生挂起 POLLNVAL 描述字不是一个打开的文件 fds 数组地址 nfds 监控数组中有多少文件描述符需要被监控，数组的最大长度, 数组中最后一个使用的元素下标+1，内核会轮询检测fd数组的每个文件描述符 timeout 毫秒级等待 -1：阻塞等，#define INFTIM -1 Linux中没有定义此宏 0：立即返回，不阻塞进程 >0：等待指定毫秒数，如当前系统时间精度不够毫秒，向上取值 返回值: IO发送变化的文件描述符的个数
如果不再监控某个文件描述符时，可以把pollfd中，fd设置为-1，poll不再监控此pollfd，下次返回时，把revents设置为0。
示例（使用poll实现的server）:
poll.c
1 #include 2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 11 #define SERV_PORT 8989 12 13 int main(int argc, const char* argv[]) 14 { 15 int lfd, cfd; 16 struct sockaddr_in serv_addr, clien_addr; 17 int serv_len, clien_len; 18 19 // 创建套接字 20 lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 21 // 初始化服务器 sockaddr_in 22 memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); 23 serv_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族 24 serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听本机所有的IP 25 serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); // 设置端口 26 serv_len = sizeof(serv_addr); 27 // 绑定IP和端口 28 bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len); 29 30 // 设置同时监听的最大个数 31 listen(lfd, 36); 32 printf("Start accept ......\n"); 33 34 // poll结构体 35 struct pollfd allfd[1024]; 36 int max_index = 0; 37 // init 38 for(int i=0; i<1024; ++i) 39 { 40 allfd[i].fd = -1; 41 } 42 allfd[0].fd = lfd; 43 allfd[0].events = POLLIN; 44 45 while(1) 46 { 47 int i = 0; 48 int ret = poll(allfd, max_index+1, -1); 49 if(ret == -1) 50 { 51 perror("poll error"); 52 exit(1); 53 } 54 55 // 判断是否有连接请求 56 if(allfd[0].revents & POLLIN) 57 { 58 clien_len = sizeof(clien_addr); 59 // 接受连接请求 60 int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&clien_addr, &clien_len); 61 printf("============\n"); 62 63 // cfd添加到ｐｏｌｌ数组 64 for(i=0; i<1024; ++i) 65 { 66 if(allfd[i].fd == -1) 67 { 68 allfd[i].fd = cfd; 69 break; 70 } 71 } 72 // 更新最后一个元素的下标 73 max_index = max_index < i ? i : max_index; 74 } 75 76 // 遍历数组 77 for(i=1; i<=max_index; ++i) 78 { 79 int fd = allfd[i].fd; 80 if(fd == -1) 81 { 82 continue; 83 } 84 if(allfd[i].revents & POLLIN) 85 { 86 // 接受数据 87 char buf[1024] = {0}; 88 int len = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0); 89 if(len == -1) 90 { 91 perror("recv error"); 92 exit(1); 93 } 94 else if(len == 0) 95 { 96 allfd[i].fd = -1; 97 close(fd); 98 printf("客户端已经主动断开连接。。。\n"); 99 } 100 else 101 { 102 printf("recv buf = %s\n", buf); 103 for(int k=0; kpoll与select的比较：
两者其实没有大的变化，主要是poll没有select对于1024的限制，由于内部实现是通过链表来实现的，因此理论上没有限制。但是两者最大的缺点还是内核会轮询检测fd数组的每个文件描述符。
补充 ppoll：
GNU定义了ppoll（非POSIX标准），可以支持设置信号屏蔽字，可参考poll模型自行实现C/S。
#define _GNU_SOURCE /* See feature_test_macros(7) */ #include int ppoll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, const struct timespec *timeout_ts, const sigset_t *sigmask);
4. epoll
epoll是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本，它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率，因为它会复用文件描述符集合来传递结果而不用迫使开发者
每次等待事件之前都必须重新准备要被侦听的文件描述符集合（用户态和内核态共享同一片文件描述符表内存），另一点原因就是获取事件的时候，它无须遍历整个被侦听的描述符集，只要遍历那
些被内核IO事件异步唤醒而加入Ready队列的描述符集合就行了。
目前epell是linux大规模并发网络程序中的热门首选模型。
epoll除了提供select/poll那种IO事件的电平触发（Level Triggered）外，还提供了边沿触发（Edge Triggered），这就使得用户空间程序有可能缓存IO状态，减少epoll_wait/epoll_pwait的调用，提
高应用程序效率。
可以使用cat命令查看一个进程可以打开的socket描述符上限。
cat /proc/sys/fs/file-max
如有需要，可以通过修改配置文件的方式修改该上限值。
sudo vi /etc/security/limits.conf 在文件尾部写入以下配置,soft软限制，hard硬限制。 * soft nofile 65536 * hard nofile 100000
1）创建一个epoll句柄，参数size用来告诉内核监听的文件描述符的个数，跟内存大小有关。
#include int epoll_create(int size) size：监听数目, epoll上能关注的最大描述符数
2）控制某个epoll监控的文件描述符上的事件：注册、修改、删除。
#include int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event) epfd： 为epoll_creat的句柄 op： 表示动作，用3个宏来表示： EPOLL_CTL_ADD (注册新的fd到epfd)， EPOLL_CTL_MOD (修改已经注册的fd的监听事件)， EPOLL_CTL_DEL (从epfd删除一个fd)； event： 告诉内核需要监听的事件 struct epoll_event { __uint32_t events; /* Epoll events */ epoll_data_t data; /* User data variable */ }; typedef union epoll_data { void *ptr; int fd; uint32_t u32; uint64_t u64; } epoll_data_t; EPOLLIN ： 表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭） EPOLLOUT： 表示对应的文件描述符可以写 EPOLLPRI： 表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来） EPOLLERR： 表示对应的文件描述符发生错误 EPOLLHUP： 表示对应的文件描述符被挂断； EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)而言的 EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里
3）等待所监控文件描述符上有事件的产生，类似于select()调用。
#include int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout) events： 用来存内核得到事件的集合，用于回传待处理事件的数组 maxevents： 告之内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size timeout： 是超时时间 -1： 阻塞 0： 立即返回，非阻塞 >0： 指定毫秒 返回值： 成功返回有多少文件描述符就绪，时间到时返回0，出错返回-1
【Linux C编程】第十八章 高并发服务器（三）
Linux 数据结构
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