[UNP]:IO复用_select_poll

  • 为什么使用IO复用

    在之前的服务器关闭场景中，如果服务器主动关闭，会导致服务器发送FIN报文段给客户端，但是如果客户此时正阻塞于

    Fgets(), 即客户正尝试从标准输入中读取数据，那么客户将忽略该FIN报文段，直到其解除阻塞，读取sockfd为止

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    `#include "unp.h"

    void str_cli(FILE *fp, int sockfd)
    {
        char    sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];
        
        while(Fgets(sendline, NAXLINE, fp) != NULL)
        {
            Writen(sockfd, sendline, strlen(sendline));
            
            if(Readline(sockfd, recvline, MALINE) == 0)
                err_quit("str_cli: server terminated prematurely");
            Fputs(recvline, stdout);
            
        } 
    }

    在某些情况下，这是无法忍受的, IO多路复用提供了这样一种能力:

    可以提前给进程指定多个I/O条件，当这些条件都不满足时，进程阻塞, 当这些条件中的某一个满足时，进程从阻塞中返回

1. select()

select()函数可以在一段指定的时间内，监听用户感兴趣的文件描述符的可读、可写及异常事件，如果没有条件满足，进程将会阻塞在

select()函数

  • select()

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    #include <sys/select.h>
    #include <sys/time.h>

    int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, 
                      fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout)
                        // 返回值：就绪描述符的数目，超时返回0，出错返回-1

    • timeout

      告知内核可以等待的最长时间, timeval的结构如下:

      • timeval

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        struct timeval {
            long tv_sec;    // 秒
            long tv_usec;   // 微秒
        }

      timeout的取值有三种可能:

      1. NULL

        此时如果没有条件满足，进程将用于阻塞下去

      2. timeout.tv_sec != 0 || timeout.tv_sec != 0

        此时进程会等待一个固定时间，如果到了时间还没有任何条件满足，那么将会返回0

      3. timeout.tv_sec == 0 && timeout.tv_usec == 0

        此时select()调用会直接返回，不阻塞，这被称为轮询(poiling)

    • readset

      读描述符集合，当集合中的任意一个描述符满足读条件时，就返回

    • writeset

      写描述符集合，当集合中的任意一个描述符满足写条件时，就返回

    • exceptset

      异常描述符集合，当集合中的任意一个描述符有异常条件待处理时，就返回

    描述符集合的数据结构是fd_set, UNP中没有给出其具体结构，但是给出了其中的一种可能实现:
    fd_set是一个整数数组，每一位代表了一个描述符, 假设第一个元素有8位，那么其就可以表示描述符0~7

    使用以下宏可以对fd_set结构进行操作:

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    void FD_ZERO(fd_set *fdset);             //清除set的所有位  
    void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);      //设置set的第fd位  
    void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);      //清除set的第fd位  
    int  FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);    //测试set的第fd为是否被设置

    这三个参数都是值-结果类型参数，当传入时，表示select函数会检查哪些描述符，当传出是，fd_set是这样一种结构:

    若其中的某一位为1，表示该位锁代表的描述符准备就绪，其余为准备就绪的位都会被置为0

    • maxfdp1

      表示待测试的描述符的个数，通常就是传入的最大描述符 + 1

描述符就绪条件

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2. shutdown()

shutdown()函数与close()相似，都是用于关闭网络连接，不过它们之间有着较大差异:

  1. shutdown()可以单向关闭，close()只能双向关闭
  2. shutdown()会立即发送FIN, close()只会减少套接字引用计数，等到引用计数为0时才会发送FIN

  • shutdown()

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    #include <sys/socket.h>

    int shutdown(int sockfd, int howto);
                           // 返回：成功 0，失败 -1

    • sockfd

      待关闭套接字

    • howto

      指定关闭的方式，有三种取值

      • SHUT_RD

        关闭读取通道，套接字接受缓冲区中的数据都将被丢弃，此后进程不能够再对该套接字调用读函数

      • SHUT_WR

        关闭写入通道，这被称为半关闭，发送缓冲区的数据将被全部发送，紧接着发送FIN报文，进程不能够再对该套接字调用任何写函数

      • SHUT_RDWR

        相当于调用一次SHUT_RD然后调用一次SHUT_WR

3. pselect()

pselect()实现的功能为：在被调用时，先以给定信号集合作为当前的信号掩码，在调用完成时，再将信号掩码恢复

  • pselect()

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    #include <sys/select.h>
    #include <signal.h>
    #include <time.h>
    int pselect(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset,
                   fd_set *execptset, const struct timespec *timeout,const sigset_t *sigmask)
                                                        // 返回值：就绪描述符的数目，超时返回0，出错返回-1

    • maxfdp1

      最大描述符 + 1

    • readset, writeset, execptset

      读，写，异常描述符集合

    • timeout

      超时事件

    • sigmask

      调用pselect()时设置的的掩码

4. poll()

poll()提供的功能与select()类似，但是在处理流设备时，能够提供额外的信息

  • poll

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    #include <poll.h>
    int poll(struct pollfd *fdarray, unsigned long nfds, int timeout);
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    • fdarray

      描述符数组，每一个条目都是一个pollfd结构

      • pollfd

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        struct pollfd{
            int fd;           /* 确认描述符 */
            short events      /* 测试条件 */
            short revents     /* 返回状态 */
        }

        events与revents分别是测试条件与返回的状态

        • 在select()当中，使用读，写，异常将描述符集合分类，如果描述符满足了相应条件，就将set当中指定的位数置为1
        • 而在poll()当中，则是给每个描述符一个测试条件，用于表示读，写，异常这些类型，当从poll()调用中返回时，从revents的值可以看出这些描述符的返回状态

      • events与revents取值表

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        poll()为流设备提供了额外信息，体现在上面的数据类型上，poll()可以识别三类数据:

        1. 普通
        2. 优先级带
        3. 高优先级

    • timeout

      超时时间， 可取值如下

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注: poll()函数会忽略fd < 0的描述符

unp

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