Linux高并发服务器——select服务器
高并发服务器
select服务器属于多路I/O转接服务器的其中一种服务器模型
select能监听的文件描述符个数受限于FD_SETSIZE,一般为1024，单纯改变进程打开
的文件描述符个数并不能改变select监听文件个数
解决1024以下客户端时使用select是很合适的，但如果链接客户端过多，select采用
的是轮询模型，会大大降低服务器响应效率，不应在select上投入更多精力
多路I/O转接服务器模型大致如下图一样，select就像是服务器的小助手一样，帮忙服务器处理客户端的请求，这样服务器不需要一直去询问客户端是否有数据需要发送，减缓了服务器的压力。
image.png
接下来了解一下select函数的用法
select
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds,
struct timeval *timeout);
参数
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 */
};
关于集合的操作
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
接下来直接从select服务器代码进行讲解，代码结构主要分为
服务器搭建（创建、绑定、监听）
大循环for ，select检查事件
for循环中有两个主体 其中if分支中处理就绪的客户端放入client中 小循环for中进行数据处理
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include "wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000
int main(int argc, char *argv[])
{
int i, maxi, maxfd;
int listenfd, connfd, sockfd;
int nready, client[FD_SETSIZE];
ssize_t n;
//两个集合
fd_set rset, allset;
char buf[MAXLINE];
char str[INET_ADDRSTRLEN]; /* #define INET_ADDRSTRLEN 16 */
socklen_t cliaddr_len;
struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;
//创建套接字
listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
//绑定
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
Bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
//监听
Listen(listenfd, 20); /* 默认最大128 */
//需要接收最大文件描述符
maxfd = listenfd;
//数组初始化为-1
maxi = -1;
for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
client[i] = -1;
//集合清零
FD_ZERO(&allset);
//将listenfd加入allset集合
FD_SET(listenfd, &allset);
for ( ; ; )
{
//关键点3
rset = allset; /* 每次循环时都重新设置select监控信号集 */
//select返回rest集合中发生读事件的总数 参数1：最大文件描述符+1
nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);
if (nready < 0)
perr_exit("select error");
//listenfd是否在rset集合中
if (FD_ISSET(listenfd, &rset))
{
//accept接收
cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
//accept返回通信套接字，当前非阻塞，因为select已经发生读写事件
connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
printf("received from %s at PORT %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
ntohs(cliaddr.sin_port));
//关键点1
for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
if (client[i] < 0)
{
client[i] = connfd; /* 保存accept返回的通信套接字connfd存到client[]里 */
break;
}
/* 是否达到select能监控的文件个数上限 1024 */
if (i == FD_SETSIZE) {
fputs("too many clients\n", stderr);
exit(1);
}
//关键点2
FD_SET(connfd, &allset); /*添加一个新的文件描述符到监控信号集里 */
//更新最大文件描述符数
if (connfd > maxfd)
maxfd = connfd; /* select第一个参数需要 */
if (i > maxi)
maxi = i; /* 更新client[]最大下标值 */
/* 如果没有更多的就绪文件描述符继续回到上面select阻塞监听,负责处理未处理完的就绪文件描述符 */
if (--nready == 0)
continue;
}
for (i = 0; i <= maxi; i++)
{
//检测clients 哪个有数据就绪
if ( (sockfd = client[i]) < 0)
continue;
//sockfd（connd）是否在rset集合中
if (FD_ISSET(sockfd, &rset))
{
//进行读数据 不用阻塞立即读取（select已经帮忙处理阻塞环节）
if ( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0)
{
/* 无数据情况 client关闭链接，服务器端也关闭对应链接 */
Close(sockfd);
FD_CLR(sockfd, &allset); /*解除select监控此文件描述符 */
client[i] = -1;
} else
{
//有数据
int j;
for (j = 0; j < n; j++)
buf[j] = toupper(buf[j]);
Write(sockfd, buf, n);//写回客户端
}
if (--nready == 0)
break;
}
}
}
close(listenfd);
return 0;
}
Linux、C/C++技术交流群:整理了一些个人觉得比较好的学习书籍、大厂面试题、和热门技术教学视频资料共享在里面（包括C/C++，Linux，Nginx，ZeroMQ，MySQL，Redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒体，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，协程，DPDK等等.），有需要的可以自行添加哦！~
image.png
以上不足的地方欢迎指出讨论，觉得不错的朋友，希望能得到您的点赞支持
