linux socket网络编程：fcntl select（多个客户端连接服务器端情形）

一、引言

    在实际情况中，人们往往遇到多个客户端连接服务器端的情况。由于之前介绍的函数如connect,recv,send等都是阻塞性函数，若资源没有充分准备好，则调用该函数的进程将进入睡眠状态，这样就无法处理I/O多路复用的情况了。

    本文给出两种I/O多路复用的方法：fcntl(),select()。可以看到，由于Linux中把socket当作一种特殊的文件描述符，这给用户的处理带来很大方便。

二、fcntl

fcntl()函数有如下特性：

1）非阻塞I/O： 可将cmd 设为F_SETFL,将lock设为O_NONBLOCK

2)信号驱动I/O：可将cmd设为F_SETFL,将lock设为O_ASYNC.

例程：

#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>
#include <unistd.h>

#define SERVPORT 3333
#define BACKLOG 10
#define MAX_CONNECTED_NO 10
#define MAXDATASIZE 100

int main()
{
  struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;
  int sin_size,recvbytes,flags;
  int sockfd,client_fd;
  char buf[MAXDATASIZE];
/*创建socket*/
  if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
    perror("socket");
    exit(1);
  }
  printf("socket success!,sockfd=%d\n",sockfd);

/*设置sockaddr结构*/
  server_sockaddr.sin_family=AF_INET;
  server_sockaddr.sin_port=htons(SERVPORT);
  server_sockaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
  bzero(&(server_sockaddr.sin_zero),8);

/*将本地ip地址绑定端口号*/
  if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(struct sockaddr))==-1){
    perror("bind");
    exit(1);
  }
  printf("bind success!\n");

/*监听*/
  if(listen(sockfd,BACKLOG)==-1){
    perror("listen");
    exit(1);
  }
  printf("listening....\n");

/*fcntl()函数，处理多路复用I/O*/
  if((flags=fcntl( sockfd, F_SETFL, 0))<0)
      perror("fcntl F_SETFL");
    flags |= O_NONBLOCK;
    if(fcntl( sockfd, F_SETFL,flags)<0)
      perror("fcntl");
  while(1){
    sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
    if((client_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&client_sockaddr,&sin_size))==-1){  //服务器接受客户端的请求，返回一个新的文件描述符
      perror("accept");
      exit(1);
    }
    if((recvbytes=recv(client_fd,buf,MAXDATASIZE,0))==-1){
      perror("recv");
      exit(1);
    }
    if(read(client_fd,buf,MAXDATASIZE)<0){
      perror("read");
      exit(1);
    }
    printf("received a connection :%s",buf);

/*关闭连接*/
  close(client_fd);
  exit(1);
  }/*while*/
}

运行该程序：

[root@localhost net]# ./fcntl
socket success!,sockfd=3
bind success!
listening....
accept: Resource temporarily unavailable

可以看到，当accept的资源不可用时，程序会自动返回。

若将红色加粗代码替换为：

if((flags=fcntl( sockfd, F_SETFL, 0))<0)
      perror("fcntl F_SETFL");
    flags |= O_ASYNC;
    if(fcntl( sockfd, F_SETFL,flags)<0)
      perror("fcntl");

运行结果如下：

[root@localhost net]# ./fcntl1
socket success!,sockfd = 3
bind success!
listening...

可以看到，进程一直处于等待中，直到另一相关信号驱动它为止。

三、select

#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>
#define SERVPORT 3333
#define BACKLOG 10
#define MAX_CONNECTED_NO 10
#define MAXDATASIZE 100
int main()
{
  struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;
  int sin_size,recvbytes;
  fd_set readfd;
  fd_set writefd;
  int sockfd,client_fd;
  char buf[MAXDATASIZE];
/*创建socket*/
  if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
    perror("socket");
    exit(1);
  }
  printf("socket success!,sockfd=%d\n",sockfd);
/*设置sockaddr结构*/
  server_sockaddr.sin_family=AF_INET;
  server_sockaddr.sin_port=htons(SERVPORT);
  server_sockaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
  bzero(&(server_sockaddr.sin_zero),8);
/*将本地ip地址绑定端口号*/
  if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(struct sockaddr))==-1){
    perror("bind");
    exit(1);
  }
  printf("bind success!\n");
/*监听*/
  if(listen(sockfd,BACKLOG)==-1){
    perror("listen");
    exit(1);
  }
  printf("listening....\n");
/*select*/
  FD_ZERO(&readfd);              // 将readfd 清空 
FD_SET(sockfd,&readfd);         //将sockfd加入到readfd集合中
  while(1){
  sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
  if(select(MAX_CONNECTED_NO,&readfd,NULL,NULL,(struct timeval *)0)>0){  //第一个参数是0和sockfd的最大值加1，第二个参数是读集，第三、四个参数是写集                                                                                //和异常集
    if(FD_ISSET(sockfd,&readfd)>0){         // FD_ISSET 这个宏判断 sockfd 是否属于可读的文件描述符。从 sockfd 中读入, 输出到标准输出上去.
      if((client_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&sin_size))==-1){   //client_sockaddr：客户端地址
        perror("accept");
        exit(1);
      }
      if((recvbytes=recv(client_fd,buf,MAXDATASIZE,0))==-1){
        perror("recv");
        exit(1);
      }
      if(read(client_fd,buf,MAXDATASIZE)<0){
        perror("read");
        exit(1);
      }
      printf("received a connection :%s",buf);
    }/*if*/
    close(client_fd);
    }/*select*/
  }/*while*/
}
运行结果如下：
[root@localhost net]#  gcc select1.c -o select1
[root@localhost net]# ./select1
socket create success!
bind success!
listening...

四、思考