网络编程第一篇之Select模式

网络编程第一篇之Select模式

今天总结下Select模式下网络编程模型，首先我们要知道一个高级的技术，绝对不是凭空产生的，它一定是在原来的技术上由于满足不了需求，然后经过不断的打磨，一步步走向今天这个样子。那么Select模式的由来是什么呢？之前又是因为哪些原因，让我们提出了这种IO多路复用的模式呢？
首先，对于常规下的网络编程，我们知道，服务器在某个端口监听之后，就等着客户端去链接。即使我们的accept函数使用非阻塞的，也需要当返回一个客户端的链接的时候，对这个链接的数据进行不断的读取，常规我们一般用多线程+非阻塞式的网络编程方式来实现，（后面会单独写一篇关于服务器用多线程+非阻塞网络编程的文章），但这种方式带来一个问题就是，每一个链接都要开辟一个新的线程，数量少时还可以，当数量上亿时就不合适了，另外，这个很多时候这个链接也没有数据读取，那么这个线程一直运行也会浪费CPU，总之这种方式有局限性。所以APUE这本书中，提供一种叫做IO多路复用的方式，采用异步方式处理。将这些ScoketID，放到一张表中，其实对应就是FD_SET中，将这个ID放到一个固定数组中，然后检测，Select函数检测，这个数组中是否有读或者写准备就绪，如果有，就立即返回，并告诉内核，有哪些准备好了，同时Select函数有三种方式来决定什么时候停止轮讯，一是，永远轮讯，二是，没有找到立马返回，三是，没有找到，等一定时间再返回，具体对应就是Select函数中的最后一个参数的意义。
        下面来说下FD_SET这个函数，这个函数相当与是将ScoketID，对应的位置置成某个值，然后另外一个函数可以去检查这个位置的值是多少，决定是否有读，或者写数据到来。

服务器端代码：

// SelectServerNet.cpp : Defines the entry point for the console application.
//基于Select模型的TCP服务器 ------ 一个服务器如何与多个客户端进行通信。
/*
*1.将服务器监听的Socket，添加至FD中。
*2.Select这个FD中对应的readSet集，看是否有读就绪，若有，则是新的连接到来。
*3.accept函数返回这个新连接的socket，同时也添加至FD中。
*4.循环检测fd中各个Socket中的状态，若监听Socket有读就绪，说明有新连接到来，若是
*其他的Socket有读就绪，说明是当前连接有数据到来，注意看基本网络编程都是在accept返回的
*的这个新Socket上进行数据传输，服务器自身的socket只用来接收新的连接。
*
*/

#include "stdafx.h"
#include<stdio.h>
#include<iostream>
#include<WinSock2.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
using namespace std;

int SocketCount = 0;
const int SOCKET_MAX_COUNT = 50;
SOCKET Sockets[SOCKET_MAX_COUNT];

void AddSocket(SOCKET s)
{
if (SocketCount < 0 || SocketCount >= SOCKET_MAX_COUNT)
return;
Sockets[SocketCount++] = s;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
printf("Server is start..........\n");

//网络初始化
WSADATA wsaData;
WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsaData);

//创建服务器端Socket
SOCKET listenSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
AddSocket(listenSocket);

//服务器地址信息
SOCKADDR_IN srvAddr;
srvAddr.sin_family = AF_INET;
srvAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
srvAddr.sin_port = htons(8888);

//绑定
bind(listenSocket,reinterpret_cast<SOCKADDR*>(&srvAddr),sizeof(srvAddr));

//监听
listen(listenSocket,5);

//设置为非阻塞模式
unsigned long nonBlock = 1;
ioctlsocket(listenSocket, FIONBIO, &nonBlock);

while (1)
{
//读集 清零初始化
FD_SET read_set;
FD_ZERO(&read_set);

//把socket放入读集合中，让内核检测这些socket是否读就绪
for (auto i = 0; i < SocketCount; i++)
{
FD_SET(Sockets[i], &read_set);
}

//Select函数去检查读集中是否有socket读就绪，注意各个参数的理解。
int total = select(0, &read_set, nullptr, nullptr, nullptr);

for (int i = 0; i < SocketCount; i++)
{
char szTmp[20] = { 0 };
sprintf_s(szTmp,"%d",i);

//PrintLog(szTmp);

if (Sockets[i] == listenSocket)
{
printf("Socket[%d] = %d\n",i,Sockets[i]);
if (FD_ISSET(listenSocket, &read_set))
{
printf("listenSocket is ready!\n");

//接收来自客户端的connect请求
SOCKADDR_IN addrClient;
int len = sizeof(SOCKADDR);
SOCKET dataSocket = 0;
dataSocket = accept(listenSocket,reinterpret_cast<SOCKADDR*>(&addrClient),&len);
printf("the Socket == %d is Connecting ! \n",dataSocket);
//设置非阻塞
nonBlock = 1;
ioctlsocket(dataSocket, FIONBIO, &nonBlock);

//添加数据传输Socket到Socket列表中
AddSocket(dataSocket);
}

continue;
}

//如果通信的socket出于就绪状态
if (FD_ISSET(Sockets[i],&read_set))
{
printf("receive Sockets[%d] == %d\n",i,Sockets[i]);

char szRecvBuf[1024] = { 0 };
recv(Sockets[i],szRecvBuf,sizeof(szRecvBuf) - 1,0);

printf("Sockets[i] is %d,%s \n",Sockets[i],szRecvBuf);
}
}
}
return 0;
}

客户端代码：

// SelectClientNet.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1);

WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);

SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
addrSrv.sin_family = AF_INET;
addrSrv.sin_port = htons(8888);

connect(sockClient, reinterpret_cast<SOCKADDR*>(&addrSrv), sizeof(SOCKADDR));

while (1)
{
char szSendBuf[100] = { 0 };
scanf("%s", szSendBuf);
send(sockClient, szSendBuf, strlen(szSendBuf) + 1, 0);
}

closesocket(sockClient);
WSACleanup();
return 0;
}