共有6种类型套接字I/O模型。blocking(阻塞),select(选择),WSAAsyncSelect(异步选择),WSAEventSelect(事件选择),overlapped(重叠),completionport(完成端口)。
1.select
之所以称select模型,是因为工作原理是利用select函数实现对I/O的管理。
select可用于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,之所以要设计这个函数,其目的是防止应用程序在套接字处于阻塞模式时,在I/O绑定调用(如send或recv)过程中进入阻塞状态;同时也放在套接字处于非阻塞模式中时,产生WSAEWOULDBLOCK错误,除非满足事先用参数规定的条件,否则select函数在进行I/O操作时会阻塞。
int select(
int nfds,
fd_set FAR* readfds,
fd_set FAR* writefds,
fd_set FAR* exceptfds,
const struct timeval FAR* timeout
);
nfds会被忽略,之所以保留是为了与早期套接字兼容
3个fd_sed,readfds用于检测可读性,writefds用于检测可写性,exceptfds用于外地数据,从根本上讲,fd_set数据类型代表着一系列特定套接字结合。
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
.连接已经被关闭,终止或重启
.假如已调用了listen,而且有一个连接正处于搁置状态,那么accept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
.如果正在对一个非阻塞连接调用进行处理,则连接就成功
exceptfds集合包括符合下述任何一个条件的套接字:
.如果正在对一个非阻塞连接调用进行处理,连接尝试将会失败
.有OOB(out-of-band,外地)数据可供读写
假设我们想测试一个套接字是否可读,必须将套接字添加到readfds集合中,在等待select函数完成。当select调用完成后,必须判断这个套接字是否仍为readfds中的一部分。若是,则表明该套接字可读,可立即进行读取数据。在3个参数中,任何两个都可以是NULL,但至少有一个不能为NULL,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没有任何东西可以等待。timeout对应的是一个指针,指向一个timeval结构,用于决定select等待I/O操作完成时,最多等待多长时间。如果timeout是一个空指针,那么select调用会无限期处于阻塞状态,直到至少有一个描述符与指定条件相符才结束。
struct timeval
{
long tv_sec;//秒为单位指定等待时间
long tv_usec;//以毫秒为单位指定等待时间
};
//若将时间设置为{0,0}表明select会立即返回。处于对性能考虑,应避免这么设置
对fd_set集合进行处理与检查:
FD_ZERO(*set);//将set初始化为空集合,集合在使用前都要清空
FD_CLR(s, *set);//从set中删除套接字s
FD_ISSET(s, *set);//检测s是否是set中的一个成员,如果是,返回TRUE
FD_SET(s, *set);//将套接字s加入到set中
采用以下步骤便可完成select操作一个或多个套接字句柄的全过程:
1.使用FD_ZERO初始化自己感兴趣的每个fd_set
2.使用FD_SET将套接字句柄分配给自己感兴趣的fd_set
3.调用select函数,然后等待直到I/O活动在在指定的fd_set集合中设置好了一个或多个套接字句柄。select完成后,会返回在所有fd_set集合中设置的套接字句柄总数,并对每个集合进行相应的更新
4.根据select的返回值,应用程序便可判断哪些套接字存在着被搁置的I/O操作--具体的方法是使用FD_ISSET宏,对每个fd_set进行检查
5.知道了每个集合中被挂起的I/O操作之后,对I/O进行处理,然后返回步骤1,继续处理select
select返回后,它会修改每个fd_set结构。删除那些不存在被挂起的I/O操作的套接字句柄。
示例代码
SOCKET s;
fd_set fdread;
int ret;
//创建套接字,接受连接
//在套接字上管理I/O
while(true)
{
//在调用select前,清楚读出集
FD_ZERO(&fdread);
//将s添加到读出集
FD_SET(s, &fdread);
if((ret=select(0, &fdread, NULL, NULL, NULL))==SOCKET_ERROR)
{
//条件出错
}
if(ret>0)
{
//
//
if(FD_ISSET(s, &fdread))
{
//套接字s上已发生了一个事件
}
}
}
使用select的优势是能够从当个线程的多个套接字上进行多重连接及I/O。
=======================================================================
客户端代码:
这是一个最简单的客户端代码,负责发送数据,然后接受返回。
#include<stdio.h>
#include<winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#define SERVER_IP "192.168.1.222"
#define PORT 5150
#define MSGSIZE 1024
int main()
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sClient;
SOCKADDR_IN server;
char szMessage[MSGSIZE];
int ret;
WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
sClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
memset(&server, 0, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(PORT);
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
connect(sClient, (sockaddr*)&server, sizeof(SOCKADDR_IN));
while(TRUE)
{
printf("Send:");
gets(szMessage);
send(sClient, szMessage, strlen(szMessage), 0);
ret = recv(sClient, szMessage, MSGSIZE, 0);
szMessage[ret] = '\0';
printf("Received [%d bytes]: '%s'\n", ret, szMessage);
}
closesocket(sClient);
WSACleanup();
//system("pause");
return 0;
}
服务端代码:
这是异步模型中最简单的一种,服务器端的几个主要流程如下:
1.创建监听套接字,绑定,监听;
2.创建工作者线程;
3.创建一个套接字数组,用来存放当前所有活动的客户端套接字,每accept一个连接就更新一次数组;
4.接受客户端的连接。
#include<stdio.h>
#include<winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#define PORT 5150
#define MSGSIZE 1024
int g_iTotalConn = 0;
SOCKET g_CliSocketArr[FD_SETSIZE];
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam);
int main()
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sListen, sClient;
SOCKADDR_IN local, client;
int iAddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);
DWORD dwThreadId;
WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
memset(&local, 0, sizeof(SOCKADDR_IN));
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(PORT);
local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bind(sListen, (sockaddr*)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));
listen(sListen, 5);
CreateThread(NULL, 0 , WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId);
while(TRUE)
{
sClient = accept(sListen, (sockaddr*)&client, &iAddrSize);
printf("Accepted client:%s:%d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));
g_CliSocketArr[g_iTotalConn++] = sClient;
}
return 0;
}
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam)
{
fd_set fdread;
int ret;
int i;
struct timeval tv = {1,0};
char szMessage[MSGSIZE];
while(TRUE)
{
FD_ZERO(&fdread);
for(i=0; i<g_iTotalConn; ++i)
{
FD_SET(g_CliSocketArr[i], &fdread);
}
ret = select(0, &fdread, NULL, NULL, NULL);
if(0 == ret)
{
continue;
}
for(i=0; i<g_iTotalConn; ++i)
{
if(FD_ISSET(g_CliSocketArr[i], &fdread))
{
ret = recv(g_CliSocketArr[i], szMessage, MSGSIZE, 0);
if(0 == ret || (ret==SOCKET_ERROR && WSAGetLastError()==WSAECONNRESET))
{
printf("Client socket %d closed.\n", g_CliSocketArr[i]);
closesocket(g_CliSocketArr[i]);
if(i<g_iTotalConn-1)
{
g_CliSocketArr[i--] = g_CliSocketArr[--g_iTotalConn];
}
}
else
{
szMessage[ret] = '\0';
send(g_CliSocketArr[i], szMessage, strlen(szMessage), 0);
}
}
}
}
}