WinSock I/O系列1:多路复用I/O支持多Client的实现及效率讨论

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1.       引言

多路复用I/O模型(select)是UNIX/LINUX用得的最多的一种I/O模型,在Windows下也

可做为一种同步I/O使用。本文给出该I/O模型处理多Client的简单(在主线程中)实现。

2.       关于select

select I/O模型是一种异步I/O模型,在单线程中Linux/WinNT默认支持64个客户端套

接字。这种I/O模型主要涉及以下几个函数及宏:

int select(…)、FD_ZERO、FD_SET、FD_ISSET以及FD_SETSIZE。

3.       用select开发一个Server

3.1 只支持单个Client

    // 相关初始化处理, 创建监听套接字

    listen(listensock,  5);

    clientsock  =  accept(listensock,  NULL,  NULL);

    for  (; ;)

    {

             FD_ZERO(&readfds); 

             FD_SET(clientsock, &readfds);

             nResult = select(

                     0,         // Windows中这个参数忽略,Linux中在此处为1

                     readfds,    // 可读套接字集合

                     ……

              )

             if   (nResult  = =  SOCKET_ERROR)

                    return –1;

             // 判断cliensock是否处于待读状态

             if  (FD_ISSET(clientsock,  &readfds))

            {
                              // 相关处理

            }

    }

其实Winsock中的WSAEventSelect模型是与之类似的。

3.2  在单线程中支持63个Client

   SOCKET clientsockarray[FD_SETSIZE – 1];   // FD_SETSIZE is 64

  // 相关初始化处理, 创建监听套接字

  

  listen(listensock, 5);

  // 初始化套接字数组

 InitSock(clientsockarray);

  FD_ZERO(&readfds);

  FD_SET(listensock,  &readfds);

  for  (; ;)

 {

 nRet  = select(0,  &readfds,  NULL,  NULL,  NULL);

// 判断监听套接字是否可读

 if  (FD_ISSET(listensock,  &readfds))

 {

         clientsock = accept(listensock,  NULL,  NULL);

          // 将客户套接字放到套接字数组中

          if   (!InsertSock(clientsockarray, clientsock))

          {

                   printf("客户端超过了63个,此次连接被拒绝.\n");

                   closesocket(clientsock);

                   continue;

           }  

  }

   

  // 逐个处理处于待决状态的套接字

  for  (nIndex  =  0;  nIndex  <  FD_SETSIZE  -  1;  nIndex++)

 {

           if   (FD_ISSET(clientsockarray[nIndex],  &readfds))

           {

                     nRet  =  recv(clientsockarray[nIndex],  buff,  sizeof(buff),  0);

                     if  (nRet  = =  0  ||  nRet  = =  SOCKET_ERROR)

                     {

                                closesocket(clientsockarray[nIndex]);

                            clientsockarray[nIndex] = INVALID_SOCKET;

                            continue;       // 继续处理套接字句柄数组中的其它套接字

                     }

                     // 将接受到的数据进行处理,此处只将其输出

                     printf("%s\n", buff);

              }

       }

 

       // 初始化套接字集合

       FD_ZERO(&readfds);

       FD_SET(listensock, &readfds);

       // 将所有有效的套接字句柄加入到套接字句柄数组中

       for (nIndex = 0; nIndex < FD_SETSIZE - 1; nIndex++)

       {

if (clientsockarray[nIndex] != INVALID_SOCKET)

              FD_SET(clientsockarray[nIndex], &readfds);

       }

}

 

BOOL InsertSock(SOCKET* pSock,  SOCKET sock)

{

          for   (int  nIndex  =  0;  nIndex  <  FD_SETSIZE – 1;  nIndex++)

         {
                                     if   (pSock[nIndex]  = =  INVALID_SOCKET)

                  {

                          pSock[nIndex] = sock;

                          break;

                  }

          }

 

          if   (nIndex = = FD_SETSIZE – 1)

                 return FALSE;

     

          return TRUE;

 }

 

       上面只是给简要的代码,有的辅助函数也没有给出。用select支持多Client是比较方便的,在一个线程中可支持63个;可以采用多线程支持更大数量的Client。

4.       效率的讨论

4.1  对套接字数组扫描的效率问题

    在上面的程序中,存在多处对套接字句柄的扫描处理,这个肯定会影响效率。不知道各位朋友是怎么处理这个问题的。

4.2 对客户端实时响应问题

上面的程序处理待决的套接字的时候,是逐个处理的,如果响应某个Client的时间长到一定程度的话,肯定会影响对其它客户端的响应。我的解决方法是当这个套接字处于可读的待决状态的话,产生一个子线程去处理------接收数据和处理数据。这样主线程继续自己的工作,其它Client可以得及时的响应;当然当有大量的Client请求时,对线程的控制会成为一个新问题。

在UNIX/LINUX下做一个支持大量Client的Server的话,本人还是最先选择select这种I/O模型,这是因为我还不知道LINUX还有哪些更好的I/O模型。WinNT的话,还有CompletionPort和Overlapped,特别对于有大数据量传送,同时只有少量的Client时,Overlapped可以发挥相当大的作用。各位朋友请给出使用select的好方法。

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