windows套接字I/0模型-选择(select)模型
2023-5-8 20:9:32 Author: 安全狗的自我修养(查看原文) 阅读量:17 收藏

    当我们需要在 Windows 系统下实现网络编程时,可以使用多种网络 IO 模型。其中,select 模型是一种比较简单的多路复用模型,它可以同时监听多个文件描述符(File Descriptor),并等待它们中的任何一个变为可读或可写。本文将向开发人员介绍 Windows 网络编程中的 select 模型,包括其使用方法和相关注意事项。

1.select 模型的使用方法

使用 select 模型需要执行以下几个步骤:

(1)创建 socket

首先,需要使用 socket 函数创建一个套接字,以便进行网络通信。例如:

int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

(2)绑定 IP 和端口

接下来,需要使用 bind 函数将套接字和 IP 地址以及端口号进行绑定。例如:

struct sockaddr_in serveraddr;serveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);serveraddr.sin_port = htons(port);bind(listenfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

(3)监听连接请求

使用 listen 函数监听套接字上的连接请求。例如:

listen(listenfd, SOMAXCONN);

(4)初始化 fd_set 集合

定义 fd_set 集合,将需要监听的文件描述符添加到集合中。例如:

fd_set read_fds;FD_ZERO(&read_fds);FD_SET(listenfd, &read_fds);

(5)调用 select 函数

调用 select 函数进行监听,等待有文件描述符变为可读或可写时返回。例如:

select(listenfd + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL);

(6)处理可读或可写的文件描述符

当 select 函数返回时,需要遍历 fd_set 集合,找到其中变为可读或可写的文件描述符,并进行相关处理。例如:

for (int i = 0; i <= listenfd; i++) {  if (FD_ISSET(i, &read_fds)) {    if (i == listenfd) {      // 处理新连接请求      // ...    } else {      // 处理客户端数据      // ...    }  }}

2.select 模型的注意事项

在使用 select 模型时,需要注意以下几点:

1)文件描述符数量限制

select 模型的性能随着文件描述符数量的增加而降低,因此需要注意文件描述符数量的限制。一般来说,select 函数能够监听的最大文件描述符数为 FD_SETSIZE(默认值为 64)。

2)fd_set 集合重置

在每次调用 select 函数前,需要对 fd_set 集合进行重置,以便将之前的状态清空。例如:

FD_ZERO(&read_fds);FD_SET(listenfd, &read_fds);

(3)非阻塞模式

在使用 select 模型时,建议将文件描述符设置为非阻塞模式,以免在读写数据时出现阻塞。可以使用 fcntl 函数进行设置。例如:

int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

(4)超时处理

当调用 select 函数时,可以设置一个超时时间,以免长时间阻塞等待文件描述符变为可读或可写。可以使用 timeval 结构体进行设置。例如:

struct timeval tv;tv.tv_sec = 5; // 超时时间为 5 秒tv.tv_usec = 0;select(listenfd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &tv);

3.总结

在 Windows 网络编程中,select 模型是一种比较简单的多路复用模型,可以用于同时监听多个文件描述符。使用 select 模型需要创建 socket、绑定 IP 和端口、监听连接请求、初始化 fd_set 集合、调用 select 函数、处理可读或可写的文件描述符等步骤。在使用过程中需要注意文件描述符数量限制、fd_set 集合重置、非阻塞模式和超时处理等问题。掌握 select 模型的使用方法和注意事项,可以帮助开发人员更好地进行网络编程。

4.案例代码

#include <stdio.h>
CInitSock theSock; // 初始化Winsock库int main(){ USHORT nPort = 4567; // 此服务器监听的端口号
// 创建监听套节字 SOCKET sListen = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); sockaddr_in sin; sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(nPort); sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY; // 绑定套节字到本地机器 if(::bind(sListen, (sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR) { printf(" Failed bind() \n"); return -1; } // 进入监听模式 ::listen(sListen, 5);
// select模型处理过程 // 1)初始化一个套节字集合fdSocket,添加监听套节字句柄到这个集合 fd_set fdSocket; // 所有可用套节字集合 FD_ZERO(&fdSocket); FD_SET(sListen, &fdSocket); while(TRUE) { // 2)将fdSocket集合的一个拷贝fdRead传递给select函数, // 当有事件发生时,select函数移除fdRead集合中没有未决I/O操作的套节字句柄,然后返回。 fd_set fdRead = fdSocket; int nRet = ::select(0, &fdRead, NULL, NULL, NULL); if(nRet > 0) { // 3)通过将原来fdSocket集合与select处理过的fdRead集合比较, // 确定都有哪些套节字有未决I/O,并进一步处理这些I/O。 for(int i=0; i<(int)fdSocket.fd_count; i++) { if(FD_ISSET(fdSocket.fd_array[i], &fdRead)) { if(fdSocket.fd_array[i] == sListen) // (1)监听套节字接收到新连接 { if(fdSocket.fd_count < FD_SETSIZE) { sockaddr_in addrRemote; int nAddrLen = sizeof(addrRemote); SOCKET sNew = ::accept(sListen, (SOCKADDR*)&addrRemote, &nAddrLen); FD_SET(sNew, &fdSocket); printf("接收到连接(%s)\n", ::inet_ntoa(addrRemote.sin_addr)); } else { printf(" Too much connections! \n"); continue; } } else { char szText[256]; int nRecv = ::recv(fdSocket.fd_array[i], szText, strlen(szText), 0); if(nRecv > 0) // (2)可读 { szText[nRecv] = '\0'; printf("接收到数据:%s \n", szText); } else // (3)连接关闭、重启或者中断 { ::closesocket(fdSocket.fd_array[i]); FD_CLR(fdSocket.fd_array[i], &fdSocket); } } } } } else { printf(" Failed select() \n"); break; } } return 0;}

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