Глава 6 : Мультиплексирование ввода-вывода : функции select , poll

В предыдущей главе описывется клиент-сервер , у которого есть один существенный недостаток : во время чтения сокета канал блокируется до тех пор , пока клиент не получит все данные . Этот недостаток можно преодолеть , сообщив ядру , что мы хотим получить уведомление о том , что появились данные , которые можно считывать из сокета . Эта возможность называется мультиплексированием ввода-вывода и обеспечивается функциями select и poll.

Мультиплексирование используется обычно в следующих случаях :

 	1 Когда клиент обрабатывает множество дескрипторов
 	2 Сервер работает и с udp , и с TCP
 	3 Сервер обрабатывает множество служб
 

 	1 Блокируемый 
 	2 Неблокируемый
 	3 Мультиплексирование 
 	4 Ввод-вывод , управляемый сигналом (SIGIO)
 	5 Асинхронный ввод-вывод
 

 	1 Ожидание готовности данных - по приходу пакета он обычно копируется в буфер ядра 
 	2 Копирование данных от ядра процессу - копирование из буфера ядра в буфер приложения
 

Режим неблокируемого ввода-вывода отличается тем , что recvfrom вызывается каждый раз в цикле до тех пор , пока ядро не вернет данные для считывания : Такой процесс называется опросом - polling . Вообще говоря , это пустая трата процессорного времени , но тем не менее .

Режим мультиплексированного ввода-вывода делает блокировку , но она происходит не при вводе-выводе , а при вызове select или poll. Преимущество мультиплексированного ввода-вывода перед блокируемым в том , что мы можем обрабатывать не один , а несколько дескрипторов .

Модель ввода-вывода , управляемого сигналом , с помощью ядра посылает процессу сигнал SIGIO о готовности дескриптора . Сигнал обрабатывается с помощью sigaction.

Сравнение моделей ввода-вывода :

Функция select сообщает ядру , что нужно подержать процесс в состоянии ожидания до тех пор , пока не произойдет какое-то событие , или по истечение времени . При этом мы передаем ядру список интересуемых нас дескрипторов либо интервал времени .

 	int select ( int maxfdp1 , 
 			fd_set * readset , 
 			fd_set * writeset , 
 			fd_set * exeptset , 
 			const struct timeval * timeout )
 
 	возвращает : либо положительное число готовых дескрипторов
 				либо ноль в случае тайм-аута
 				либо -1 в случае ошибки
 

 	1 ждать вечно - timeval = NULL
 	2 ждать в течение определенного времени - в миллисекундах
 	3 не ждать вообще timeval = 0
 

А теперь начнем переписывать эхо-сервер , который был описан в предыдущей пятой главе . Перепишем его с помощью функции select и без использования fork. Сервер будет обслуживать набор дескрипторов для чтения . Дескрипторы 0,1 и 2 будут соответственно потоками ввода , вывода и ошибок. Поэтому первым доступным для прослушивания сокетом станет номер 3 , и первым аргументом функции select будет 4. Все дескрипторы будут содержаться в массиве client и проинициализированы как -1. После того , как первый клиент установит коннект с сервером , картина станет такой : Затем еще один слиент : Затем первый клиент завершает соединение :

Код сервера :

 //tcpcliserv/tcpservselect01.c
 
 int main(int argc, char **argv)
 {
 	int					i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd;
 	int					nready, client[FD_SETSIZE];
 	ssize_t				n;
 	fd_set				rset, allset;
 	char				line[MAXLINE];
 	socklen_t			clilen;
 	struct sockaddr_in	cliaddr, servaddr;
 
 	listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 
 	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
 	servaddr.sin_family      = AF_INET;
 	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 	servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT);
 
 	Bind(listenfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));
 
 	Listen(listenfd, LISTENQ);
 
 	maxfd = listenfd;			/* initialize */
 	maxi = -1;					/* index into client[] array */
 	for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
 		client[i] = -1;			/* -1 indicates available entry */
 	FD_ZERO(&allset);
 	FD_SET(listenfd, &allset);
 
 	for ( ; ; ) {
 		rset = allset;		/* structure assignment */
 		nready = Select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);
 
 		if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) {	/* new client connection */
 			clilen = sizeof(cliaddr);
 			connfd = Accept(listenfd, (SA *) &cliaddr, &clilen);
 #ifdef	NOTDEF
 			printf("new client: %s, port %d\n",
 					Inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, 4, NULL),
 					ntohs(cliaddr.sin_port));
 #endif
 
 			for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
 				if (client[i] < 0) {
 					client[i] = connfd;	/* save descriptor */
 					break;
 				}
 			if (i == FD_SETSIZE)
 				err_quit("too many clients");
 
 			FD_SET(connfd, &allset);	/* add new descriptor to set */
 			if (connfd > maxfd)
 				maxfd = connfd;			/* for select */
 			if (i > maxi)
 				maxi = i;				/* max index in client[] array */
 
 			if (--nready <= 0)
 				continue;				/* no more readable descriptors */
 		}
 
 		for (i = 0; i <= maxi; i++) {	/* check all clients for data */
 			if ( (sockfd = client[i]) < 0)
 				continue;
 			if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) {
 				if ( (n = Readline(sockfd, line, MAXLINE)) == 0) {
 						/*4connection closed by client */
 					Close(sockfd);
 					FD_CLR(sockfd, &allset);
 					client[i] = -1;
 				} else
 					Writen(sockfd, line, n);
 
 				if (--nready <= 0)
 					break;				/* no more readable descriptors */
 			}
 		}
 	}
 }
 
 

Затем вызываем accept и меняем структуры данных. В каждом клиентском соединении проверяем , содержится ли его дескриптор в наборе дескрипторов client , и если да , то с клиента считывается строка и отдается ему назад .

Оставьте свой комментарий !
Ваше имя: Комментарий: Оба поля являются обязательными  Автор   Комментарий к данной статье