1.选择(select)模型:
选择模型:通过一个fd_set集合管理套接字,在满足套接字需求后,通知套接字。让套接字进行工作。避免套接字进入阻塞模式,进行无谓的等待。选择模型的核心的FD_SET集合和select函数。通过该函数,我们可以们判断套接字上是否存在数据,或者能否向一个套接字写入数据。
用途:如果我们想接受多个SOCKET的数据,该怎么处理呢?
由于当前socket是阻塞的,直接处理是一定完成不了要求的
a.我们会想到多线程,的确可以解决线程的阻塞问题,但开辟大量的线程并不是什么好的选择;
b我们可以想到用ioctlsocket()函数把socket设置成非阻塞的,然后用循环逐个socket查看当前套接字是否有数据,轮询进行。
这种是可以解决问题的,但是会导致频繁切换状态到内核去查看是否有数据到达,浪费时间。
c.于是想办法用只切换一次状态就知道所有socket的接受缓冲区是否有数据,于是有了select模型
2.select函数:
int select(
int nfds,//忽略,只是为了保持与早期的Berkeley套接字应用程序的兼容
fd_set FAR* readfds,//可读性检查(有数据可读入,连接关闭,重设,终止)
fd_set FAR* writefds,//可写性检查(有数据可发出)
fd+set FAR* exceptfds,//带外数据检查(带外数据)
const struct timeval FAR* timeout//超时
);
3.select模型的工作步骤:
(1)定义一个集合fd_set并初始化为空
(2)把套接字加入到fd_set集合
(3)检查套接字的可读写性
(4)检查套接字是否还在fd_set集合上
(5)处理数据
bool UDPNet::SelectSocket() { timeval tv; tv.tv_sec =0; tv.tv_usec = 100; fd_set fdsets;//创建集合 FD_ZERO(&fdsets); //初始化集合 FD_SET(m_socklisten,&fdsets);//将socket加入到集合中(此例子是一个socket),将多个socket加入时,可以用数组加for循环 select(NULL,&fdsets,NULL,NULL,&tv);//只检查可读性,即fd_set中的fd_read进行操作 if(!FD_ISSET(m_socklisten,&fdsets))//检查 s是否s e t集合的一名成员;如答案是肯定的是,则返回 T R U E。 { return false; } return true; }
4.select函数参数详解:
三个 fd_set参数:一个用于检查可读性(readfds),一个用于检查可写性(writefds),另一个用于例外数据( excepfds)。
从根本上说,fdset数据类型代表着一系列特定套接字的集合。其中,
readfds集合包括符合下述任何一个条件的套接字:
■ 有数据可以读入。
■ 连接已经关闭、重设或中止。
■ 假如已调用了listen,而且一个连接正在建立,那么accept函数调用会成功。
writefds集合包括符合下述任何一个条件的套接字:
■ 有数据可以发出。
■ 如果已完成了对一个非锁定连接调用的处理,连接就会成功。
最后,exceptfds集合包括符合下述任何一个条件的套接字:
■ 假如已完成了对一个非锁定连接调用的处理,连接尝试就会失败。
■ 有带外(out-of-band,OOB)数据可供读取。
最后一个参数timeout:
对应的是一个指针,它指向一个timeval结构,用于决定select最多等待 I / O操作完成多久的时间。
如 timeout是一个空指针,那么select调用会无限期地“锁定”或停顿下去,直到至少有一个描述符符合指定的条件后结束。
对timeval结构的定义如下:
struct timeval {
long tv_sec;
long tv_usec;
} ;
若将超时值设置为(0,0),表明select会立即返回,允许应用程序对 select操作进行“轮询”。出于对性能方面的考虑,应避免这样的设置。
select成功完成后,会在 fd_set结构中,返回刚好有未完成的I/O操作的所有套接字句柄的总量。
若超过timeval设定的时间,便会返回0。
如何测试一个套接字是否“可读”?
必须将自己的套接字增添到readfds集合,再等待select函数完成。
select完成之后,必须判断自己的套接字是否仍为readfds集合的一部分。若答案是肯定的,便表明该套接字“可读”,可立即着手从它上面读取数据。
在三个参数中(readfds、writedfss和exceptfds),任何两个都可以是空值(NULL);但是,至少有一个不能为空值!在任何不为空的集合中,必须包含至少一个套接字句柄;
否则, select函数便没有任何东西可以等待。
不管由于什么原因,假如select调用失败,都会返回SOCKET_ERROR
5.select
一个套接字阻塞或者不阻塞,select就在那里,它可以针对这2种套接字使用,对任何一种套接字的轮询检测,超时时间都是有效的,区别就在于:
当select完毕,认为该套接字可读时,
1 .阻塞的套接字,会让read阻塞,直到读到所需要的所有字节;
2 .非阻塞的套接字,会让read读完fd中的数据后就返回,但如果原本你要求读10个数据,这时只读了8个数据,如果你不再次使用select来判断它是否可读,而是直接read,很可能返回EAGAIN或=EWOULDBLOCK(BSD风格) ,
此错误由在非阻塞套接字上不能立即完成的操作返回,例如,当套接字上没有排队数据可读时调用了recv()函数。此错误不是严重错误,相应操作应该稍后重试。对于在非阻塞 SOCK_STREAM套接字上调用connect()函数来说,报告EWOULDBLOCK是正常的,因为建立一个连接必须花费一些时间。
EWOULDBLOCK的意思是如果你不把socket设成非阻塞(即阻塞)模式时,这个读操作将阻塞,也就是说数据还未准备好(但系统知道数据来了,所以select告诉你那个socket可读)。使用非阻塞模式做I/O操作的细心的人会检查errno是不是EAGAIN、EWOULDBLOCK、EINTR,如果是就应该重读,一般是用循环。如果你不是一定要用非阻塞就不要设成这样,这就是为什么系统的默认模式是阻塞。
完整代码参考:
#include "stdafx.h" #include <WinSock2.h> #include <iostream> using namespace std; #include <stdio.h> #pragma comment(lib,"ws2_32.lib") #define PORT 8000 #define MSGSIZE 255 #define SRV_IP "127.0.0.1" int g_nSockConn = 0;//请求连接的数目 //FD_SETSIZE是在winsocket2.h头文件里定义的,这里windows默认最大为64 //在包含winsocket2.h头文件前使用宏定义可以修改这个值 struct ClientInfo { SOCKET sockClient; SOCKADDR_IN addrClient; }; ClientInfo g_Client[FD_SETSIZE]; DWORD WINAPI WorkThread(LPVOID lpParameter); int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) {//基本步骤就不解释了,网络编程基础那篇博客里讲的很详细了 WSADATA wsaData; WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData); SOCKET sockListen = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(SRV_IP); addrSrv.sin_family = AF_INET; addrSrv.sin_port = htons(PORT); bind(sockListen,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR)); listen(sockListen,64); DWORD dwThreadIDRecv = 0; DWORD dwThreadIDWrite = 0; HANDLE hand = CreateThread(NULL,0, WorkThread,NULL,0,&dwThreadIDRecv);//用来处理手法消息的进程 if (hand == NULL) { cout<<"Create work thread failed\n"; getchar(); return -1; } SOCKET sockClient; SOCKADDR_IN addrClient; int nLenAddrClient = sizeof(SOCKADDR);//这里用0初试化找了半天才找出错误 while (true) { sockClient = accept(sockListen,(SOCKADDR*)&addrClient,&nLenAddrClient);//第三个参数一定要按照addrClient大小初始化 //输出连接者的地址信息 //cout<<inet_ntoa(addrClient.sin_addr)<<":"<<ntohs(addrClient.sin_port)<<"has connect !"<<endl; if (sockClient != INVALID_SOCKET) { g_Client[g_nSockConn].addrClient = addrClient;//保存连接端地址信息 g_Client[g_nSockConn].sockClient = sockClient;//加入连接者队列 g_nSockConn++; } } closesocket(sockListen); WSACleanup(); return 0; } DWORD WINAPI WorkThread(LPVOID lpParameter) { FD_SET fdRead; int nRet = 0;//记录发送或者接受的字节数 TIMEVAL tv;//设置超时等待时间 tv.tv_sec = 1; tv.tv_usec = 0; char buf[MSGSIZE] = ""; while (true) { FD_ZERO(&fdRead); for (int i = 0;i < g_nSockConn;i++) { FD_SET(g_Client[i].sockClient,&fdRead); } //只处理read事件,不过后面还是会有读写消息发送的 nRet = select(0,&fdRead,NULL,NULL,&tv); if (nRet == 0) {//没有连接或者没有读事件 continue; } for (int i = 0;i < g_nSockConn;i++) { if (FD_ISSET(g_Client[i].sockClient,&fdRead)) { nRet = recv(g_Client[i].sockClient,buf,sizeof(buf),0); if (nRet == 0 || (nRet == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() == WSAECONNRESET)) { cout<<"Client "<<inet_ntoa(g_Client[i].addrClient.sin_addr)<<"closed"<<endl; closesocket(g_Client[i].sockClient); if (i < g_nSockConn-1) { //将失效的sockClient剔除,用数组的最后一个补上去 g_Client[i--].sockClient = g_Client[--g_nSockConn].sockClient; } } else { cout<<inet_ntoa(g_Client[i].addrClient.sin_addr)<<": "<<endl; cout<<buf<<endl; cout<<"Server:"<<endl; //gets(buf); strcpy(buf,"Hello!"); nRet = send(g_Client[i].sockClient,buf,strlen(buf)+1,0); } } } } return 0; }
服务器的主要步骤:
1.创建监听套接字,绑定,监听
2.创建工作者线程
3.创建一个套接字组,用来存放当前所有活动的客户端套接字,没accept一个连接就更新一次数组
4.接收客户端的连接,因为没有重新定义FD_SIZE宏,服务器最多支持64个并发连接。最好是记录下连接数,不要无条件的接受连接
工作线程
工作线程是一个死循环,依次循环完成的动作是:
1.将当前客户端套接字加入到fd_read集中
2.调用select函数
3.用FD_ISSET查看时候套接字还在读集中,如果是就接收数据。如果接收的数据长度为0,或者发生WSAECONNRESET错误,,则
表示客户端套接字主动关闭,我们要释放这个套接字资源,调整我们的套接字数组(让下一个补上)。上面还有个nRet==0的判断,
就是因为select函数会立即返回,连接数为0会陷入死循环。