10.3 網(wǎng)絡高級編程
在實際情況中,人們往往遇到多個客戶端連接服務器端的情況。由于之前介紹的如connet()、recv()和send()等都是阻塞性函數(shù),如果資源沒有準備好,則調(diào)用該函數(shù)的進程將進入睡眠狀態(tài),這樣就無法處理I/O多路復用的情況了。本節(jié)給出了兩種解決I/O多路復用的解決方法,這兩個函數(shù)都是之前學過的fcntl()和select()(請讀者先復習第6章中的相關內(nèi)容)??梢钥吹剑捎谠?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/Linux/">Linux中把socket也作為一種特殊文件描述符,這給用戶的處理帶來了很大的方便。
1.fcntl()
函數(shù)fcntl()針對socket編程提供了如下的編程特性。
n 非阻塞I/O:可將cmd設置為F_SETFL,將lock設置為O_NONBLOCK。
n 異步I/O:可將cmd設置為F_SETFL,將lock設置為O_ASYNC。
下面是用fcntl()將套接字設置為非阻塞I/O的實例代碼:
/* net_fcntl.c */
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/un.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <fcntl.h>
#define PORT 1234
#define MAX_QUE_CONN_NM 5
#define BUFFER_SIZE 1024
int main()
{
struct sockaddr_in server_sockaddr, client_sockaddr;
int sin_size, recvbytes, flags;
int sockfd, client_fd;
char buf[BUFFER_SIZE];
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
perror("socket");
exit(1);
}
server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
bzero(&(server_sockaddr.sin_zero), 8);
int i = 1;/* 允許重復使用本地地址與套接字進行綁定 */
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &i, sizeof(i));
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_sockaddr,
sizeof(struct sockaddr)) == -1)
{
perror("bind");
exit(1);
}
if(listen(sockfd,MAX_QUE_CONN_NM) == -1)
{
perror("listen");
exit(1);
}
printf("Listening....n");
/* 調(diào)用fcntl()函數(shù)給套接字設置非阻塞屬性 */
flags = fcntl(sockfd, F_GETFL);
if (flags < 0 || fcntl(sockfd, F_SETFL, flags|O_NONBLOCK) < 0)
{
perror("fcntl");
exit(1);
}
while(1)
{
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
if ((client_fd = accept(sockfd,
(struct sockaddr*)&client_sockaddr, &sin_size)) < 0)
{
perror("accept");
exit(1);
}
if ((recvbytes = recv(client_fd, buf, BUFFER_SIZE, 0)) < 0)
{
perror("recv");
exit(1);
}
printf("Received a message: %sn", buf);
} /*while*/
close(client_fd);
exit(1);
}
運行該程序,結果如下所示:
$ ./net_fcntl
Listening....
accept: Resource temporarily unavailable
可以看到,當accept()的資源不可用(沒有任何未處理的等待連接的請求)時,程序就會自動返回。
2.select()
使用fcntl()函數(shù)雖然可以實現(xiàn)非阻塞I/O或信號驅(qū)動I/O,但在實際使用時往往會對資源是否準備完畢進行循環(huán)測試,這樣就大大增加了不必要的CPU資源的占用。在這里可以使用select()函數(shù)來解決這個問題,同時,使用select()函數(shù)還可以設置等待的時間,可以說功能更加強大。下面是使用select()函數(shù)的服務器端源代碼。客戶端程序基本上與10.2.3小節(jié)中的例子相同,僅加入一行sleep()函數(shù),使得客戶端進程等待幾秒鐘才結束。
/* net_select.c */
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#define PORT 4321
#define MAX_QUE_CONN_NM 5
#define MAX_SOCK_FD FD_SETSIZE
#define BUFFER_SIZE 1024
int main()
{
struct sockaddr_in server_sockaddr, client_sockaddr;
int sin_size, count;
fd_set inset, tmp_inset;
int sockfd, client_fd, fd;
char buf[BUFFER_SIZE];
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
perror("socket");
exit(1);
}
server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
bzero(&(server_sockaddr.sin_zero), 8);
int i = 1;/* 允許重復使用本地地址與套接字進行綁定 */
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &i, sizeof(i));
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_sockaddr,
sizeof(struct sockaddr)) == -1)
{
perror("bind");
exit(1);
}
if(listen(sockfd, MAX_QUE_CONN_NM) == -1)
{
perror("listen");
exit(1);
}
printf("listening....n");
/*將調(diào)用socket()函數(shù)的描述符作為文件描述符*/
FD_ZERO(&inset);
FD_SET(sockfd, &inset);
while(1)
{
tmp_inset = inset;
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
memset(buf, 0, sizeof(buf));
/*調(diào)用select()函數(shù)*/
if (!(select(MAX_SOCK_FD, &tmp_inset, NULL, NULL, NULL) > 0))
{
perror("select");
}
for (fd = 0; fd < MAX_SOCK_FD; fd++)
{
if (FD_ISSET(fd, &tmp_inset) > 0)
{
if (fd == sockfd)
{ /* 服務端接收客戶端的連接請求 */
if ((client_fd = accept(sockfd,
(struct sockaddr *)&client_sockaddr, &sin_size))== -1)
{
perror("accept");
exit(1);
}
FD_SET(client_fd, &inset);
printf("New connection from %d(socket)n", client_fd);
}
else /* 處理從客戶端發(fā)來的消息 */
{
if ((count = recv(client_fd, buf, BUFFER_SIZE, 0)) > 0)
{
printf("Received a message from %d: %sn",
client_fd, buf);
}
else
{
close(fd);
FD_CLR(fd, &inset);
printf("Client %d(socket) has leftn", fd);
}
}
} /* end of if FD_ISSET*/
} /* end of for fd*/
} /* end if while while*/
close(sockfd);
exit(0);
}
運行該程序時,可以先啟動服務器端,再反復運行客戶端程序(這里啟動兩個客戶端進程)即可,服務器端運行結果如下所示:
$ ./server
listening....
New connection from 4(socket) /* 接受第一個客戶端的連接請求*/
Received a message from 4: Hello,First! /* 接收第一個客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)*/
New connection from 5(socket) /* 接受第二個客戶端的連接請求*/
Received a message from 5: Hello,Second! /* 接收第二個客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)*/
Client 4(socket) has left /* 檢測到第一個客戶端離線了*/
Client 5(socket) has left /* 檢測到第二個客戶端離線了*/
$ ./client localhost Hello,First! & ./client localhost Hello,Second