基于select模型的udp客户端实现超时机制

Posted 2020-07-30 小河沟大河沟

参考：http://www.cnblogs.com/chenshuyi/p/3539949.html

多路选择I/O — select模型

其思想在于使用一个集合，该集合中包含需要进行读写的fd，通过轮询这个集合，直到有一个fd可读写，才返回。与阻塞I/O不同的是，阻塞I/O仅使用了一次系统调用，就是对fd的读写，如果没有fd处于就绪状态，则进程一直阻塞，而多路选择I/O使用了两次系统调用，第一次是轮询并返回可读写fd数，第二次是对fd进行读写，阻塞只发生在轮询fd的过程。

select函数的原型(sys/select.h)

1 int select (int __nfds, fd_set *__restrict __readfds,
2          fd_set *__restrict __writefds,
3          fd_set *__restrict __exceptfds,
4          struct timeval *__restrict __timeout);

（1）__nfds

　　　　需轮询的最大文件描述符数。如__nfds = 10，则轮询值为0~9的fd，单个进程中，最多可打开1024个fd，该值在sys/select.h中的FD_SETSIZE定义。用户可通过“ulimit -n”查看该值，通过打印/proc/sys/fs/file-max中的值查看系统可打开的最大fd数。

 

（2）__readfds，__writefds，__exceptfds

　　　　分别代表用户关心的可读、可写、异常的fd，这三个参数的数据类型是fd_set *，这是一组文件描述符的集合，使用一个位来代表一个fd。

fd_set位向量操作函数包括

1 #define FD_SET(fd, fdsetp)   __FD_SET (fd, fdsetp)   //将指定的fd置1
2 #define FD_CLR(fd, fdsetp)   __FD_CLR (fd, fdsetp)   //将指定的fd清0
3 #define FD_ISSET(fd, fdsetp) __FD_ISSET (fd, fdsetp) //测试fd状态，如被置1，返回非0，否则返回0
4 #define FD_ZERO(fdsetp)      __FD_ZERO (fdsetp)      //将所有的fd清0

 

（3）__timeout

　　　　timeout的数据类型是timeval结构体。通过填充该结构体，设置超时时间，精确到微妙级，如果该参数设置为NULL，则一直等待，直到有fd可读写。如果tv_sec和tv_usec都设置为0，则轮询完指定fd后，立即返回。

1 struct timeval
2 {
3     __time_t tv_sec;          /* Seconds.  */
4     __suseconds_t tv_usec;    /* Microseconds.  */
5 };

 

（4）select有三种返回值

-1  ：出错

0   ：如果设置了超时，在指定时间内没有fd可读写，则返回0，可在此指定相应的超时处理操作。

>0 ：返回可读写的fd数

 

可屏蔽信号的select — pselect

从原型上看，pselect函数与select函数的区别在于设置超时的结构体不同，以及多了个用于屏蔽信号的参数。如果__sigmask设置为NULL，则与select一样。

1 int pselect (int __nfds, fd_set *__restrict __readfds,
2             fd_set *__restrict __writefds,
3             fd_set *__restrict __exceptfds,
4             const struct timespec *__restrict __timeout,
5             const __sigset_t *__restrict __sigmask);

（1）timespec结构体的定义如下，它精确到纳秒级。

1 struct timespec
2 {
3     __time_t tv_sec;         /* Seconds.  */
4     long int tv_nsec;        /* Nanoseconds.  */
5 };

 

（2）__sigmask实际上是信号的位向量。数据类型是sigset_t，定义如下

1 /* A `sigset_t\' has a bit for each signal.  */
2 
3 # define _SIGSET_NWORDS    (1024 / (8 * sizeof (unsigned long int)))
4 typedef struct
5 {
6     unsigned long int __val[_SIGSET_NWORDS];
7 } __sigset_t;

测试代码：

//client
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment (lib,"Ws2_32.lib")

#define MAX_LINE 80
#define PORT 8000
typedef int socklen_t;

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in   sin, cin;
    socklen_t addr_len;

    int sockfd, maxfdp;
    char *msg = "client";
    char buf[MAX_LINE];

    fd_set fds;
    struct timeval timeout;
    int interval = 3;

    memset(&sin, 0,sizeof(sin));

    sin.sin_family = AF_INET;
    //inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &sin.sin_addr);
    sin.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    sin.sin_port = htons(PORT);

    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)) < 0) {
        perror("fail to create socket.\\n");
        exit(1);
    }

    addr_len = sizeof(cin);

    while (1) {

        timeout.tv_usec = 0;
        timeout.tv_sec = interval;

        FD_ZERO(&fds);
        FD_SET(sockfd, &fds);

        maxfdp = sockfd + 1;

        sendto(sockfd, msg, strlen(msg) + 1, 0, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin));

        switch (select(maxfdp, &fds, NULL, NULL, &timeout)) {
        case -1:
            perror("error");
            exit(-1);
            break;

        case 0:
            printf("timeout.\\n");
            break;

        default:
            if (FD_ISSET(sockfd, &fds)) {

                if (recvfrom(sockfd, buf, MAX_LINE, 0, (struct sockaddr *)&cin, &addr_len) < 0) {
                    perror("fail to receive.\\n");
                    exit(1);
                }
                else {
                    printf("receive from server: %s.\\n", buf);

                    if (closesocket(sockfd) < 0) {
                        perror("fail to close.\\n");
                        exit(1);
                    }
                    return 0;
                }
            }
            break;
        }

    }
    return 0;
}

//Server
#pragma comment (lib,"ws2_32.lib")
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
#define MAX_LINE 80
#define PORT 8000

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in sin, cin;
    int addr_len;

    int sockfd, n;
    char *msg = "server";
    char buf[MAX_LINE];

    memset(&sin,0, sizeof(sin));

    sin.sin_family = AF_INET;
    sin.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
    sin.sin_port = htons(PORT);

    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)) < 0) {
        perror("fail to create socket.\\n");
        exit(1);
    }

    n = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin));
    if (n < 0) {
        perror("fail to bind.\\n");
        exit(1);
    }

    while (1) {
        addr_len = sizeof(cin);

        recvfrom(sockfd, buf, MAX_LINE, 0, (struct sockaddr*)&cin, &addr_len);

        sendto(sockfd, msg, strlen(msg) + 1, 0, (struct sockaddr*)&cin, addr_len);
    }
}

测试：链接失败。。。