嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程之：網(wǎng)絡(luò)高級(jí)編程

10.3  網(wǎng)絡(luò)高級(jí)編程

在實(shí)際情況中，人們往往遇到多個(gè)客戶端連接服務(wù)器端的情況。由于之前介紹的如connet()、recv()和send()等都是阻塞性函數(shù)，如果資源沒有準(zhǔn)備好，則調(diào)用該函數(shù)的進(jìn)程將進(jìn)入睡眠狀態(tài)，這樣就無法處理I/O多路復(fù)用的情況了。本節(jié)給出了兩種解決I/O多路復(fù)用的解決方法，這兩個(gè)函數(shù)都是之前學(xué)過的fcntl()和select()（請(qǐng)讀者先復(fù)習(xí)第6章中的相關(guān)內(nèi)容）?？梢钥吹?，由于在Linux中把socket也作為一種特殊文件描述符，這給用戶的處理帶來了很大的方便。

1．fcntl()

函數(shù)fcntl()針對(duì)socket編程提供了如下的編程特性。

n 非阻塞I/O：可將cmd設(shè)置為F_SETFL，將lock設(shè)置為O_NONBLOCK。

n 異步I/O：可將cmd設(shè)置為F_SETFL，將lock設(shè)置為O_ASYNC。

下面是用fcntl()將套接字設(shè)置為非阻塞I/O的實(shí)例代碼：

/* net_fcntl.c */

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/wait.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <sys/un.h>

#include <sys/time.h>

#include <sys/ioctl.h>

#include <unistd.h>

#include <netinet/in.h>

#include <fcntl.h>

#define PORT                  1234

#define MAX_QUE_CONN_NM        5

#define BUFFER_SIZE             1024

int main()

{

     struct sockaddr_in server_sockaddr, client_sockaddr;

     int sin_size, recvbytes, flags;

     int sockfd, client_fd;

     char buf[BUFFER_SIZE];

     if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)

     {

          perror("socket");

          exit(1);

     }

     server_sockaddr.sin_family = AF_INET;

     server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);

     server_sockaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

     bzero(&(server_sockaddr.sin_zero), 8);

     int i = 1;/* 允許重復(fù)使用本地地址與套接字進(jìn)行綁定 */

     setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &i, sizeof(i));

     if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_sockaddr, 

sizeof(struct sockaddr)) == -1)

     {

          perror("bind");

          exit(1);

     }     

     if(listen(sockfd,MAX_QUE_CONN_NM) == -1)

     {

          perror("listen");

          exit(1);

     }

     printf("Listening....n");

     /* 調(diào)用fcntl()函數(shù)給套接字設(shè)置非阻塞屬性 */

     flags = fcntl(sockfd, F_GETFL);

     if (flags < 0 || fcntl(sockfd, F_SETFL, flags|O_NONBLOCK) < 0)

     {

          perror("fcntl");

          exit(1);

     }

     while(1)

     {

          sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

          if ((client_fd = accept(sockfd, 

                       (struct sockaddr*)&client_sockaddr, &sin_size)) < 0)

          {

               perror("accept");

               exit(1);

          }

               if ((recvbytes = recv(client_fd, buf, BUFFER_SIZE, 0)) < 0)

               {

               perror("recv");

               exit(1);

          }          

          printf("Received a message: %sn", buf);

  } /*while*/

  close(client_fd);

  exit(1);

}

運(yùn)行該程序，結(jié)果如下所示：

$ ./net_fcntl 

Listening....

accept: Resource temporarily unavailable

可以看到，當(dāng)accept()的資源不可用（沒有任何未處理的等待連接的請(qǐng)求）時(shí)，程序就會(huì)自動(dòng)返回。

2．select()

使用fcntl()函數(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)非阻塞I/O或信號(hào)驅(qū)動(dòng)I/O，但在實(shí)際使用時(shí)往往會(huì)對(duì)資源是否準(zhǔn)備完畢進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，這樣就大大增加了不必要的CPU資源的占用。在這里可以使用select()函數(shù)來解決這個(gè)問題，同時(shí)，使用select()函數(shù)還可以設(shè)置等待的時(shí)間，可以說功能更加強(qiáng)大。下面是使用select()函數(shù)的服務(wù)器端源代碼?？蛻舳顺绦蚧旧吓c10.2.3小節(jié)中的例子相同，僅加入一行sleep()函數(shù)，使得客戶端進(jìn)程等待幾秒鐘才結(jié)束。

/* net_select.c */

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <sys/time.h>

#include <sys/ioctl.h>

#include <unistd.h>

#include <netinet/in.h>

#define PORT                 4321

#define MAX_QUE_CONN_NM       5

#define MAX_SOCK_FD            FD_SETSIZE

#define BUFFER_SIZE            1024

int main()

{

     struct sockaddr_in server_sockaddr, client_sockaddr;

     int sin_size, count;

     fd_set inset, tmp_inset;

     int sockfd, client_fd, fd;

     char buf[BUFFER_SIZE];

     if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)

     {

          perror("socket");

          exit(1);

     }

     server_sockaddr.sin_family = AF_INET;

     server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);

     server_sockaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

     bzero(&(server_sockaddr.sin_zero), 8);

     int i = 1;/* 允許重復(fù)使用本地地址與套接字進(jìn)行綁定 */

     setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &i, sizeof(i));

     if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_sockaddr, 

                   sizeof(struct sockaddr)) == -1)

     {

          perror("bind");

          exit(1);

     }

     if(listen(sockfd, MAX_QUE_CONN_NM) == -1)

     {

          perror("listen");

          exit(1);

     }

     printf("listening....n");

     /*將調(diào)用socket()函數(shù)的描述符作為文件描述符*/

     FD_ZERO(&inset);

     FD_SET(sockfd, &inset);

     while(1)

     {

          tmp_inset = inset;

          sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);

          memset(buf, 0, sizeof(buf));

          /*調(diào)用select()函數(shù)*/

          if (!(select(MAX_SOCK_FD, &tmp_inset, NULL, NULL, NULL) > 0))

          {

               perror("select");

          }          

          for (fd = 0; fd < MAX_SOCK_FD; fd++)

          {

               if (FD_ISSET(fd, &tmp_inset) > 0) 

               {

                    if (fd == sockfd)

                    { /* 服務(wù)端接收客戶端的連接請(qǐng)求 */

                       if ((client_fd = accept(sockfd, 

                      (struct sockaddr *)&client_sockaddr, &sin_size))== -1)

                         {

                            perror("accept");

                            exit(1);

                         }

                         FD_SET(client_fd, &inset);

                         printf("New connection from %d(socket)n", client_fd);

                    }

                    else /* 處理從客戶端發(fā)來的消息 */

                    {

                         if ((count = recv(client_fd, buf, BUFFER_SIZE, 0)) > 0)

                         {

                              printf("Received a message from %d: %sn", 

                                                               client_fd, buf);

                         }

                         else                         

                         {

                            close(fd);

                            FD_CLR(fd, &inset);

                            printf("Client %d(socket) has leftn", fd);

                         }                         

                    }          

               } /* end of if FD_ISSET*/ 

          } /* end of for fd*/

     } /* end if while while*/     

     close(sockfd);

     exit(0);

}

運(yùn)行該程序時(shí)，可以先啟動(dòng)服務(wù)器端，再反復(fù)運(yùn)行客戶端程序（這里啟動(dòng)兩個(gè)客戶端進(jìn)程）即可，服務(wù)器端運(yùn)行結(jié)果如下所示：

$ ./server   

listening.... 

New connection from 4(socket)                 /* 接受第一個(gè)客戶端的連接請(qǐng)求*/

Received a message from 4: Hello,First!    /* 接收第一個(gè)客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)*/

New connection from 5(socket)              /* 接受第二個(gè)客戶端的連接請(qǐng)求*/

Received a message from 5: Hello,Second!   /* 接收第二個(gè)客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)*/

Client 4(socket) has left                   /* 檢測(cè)到第一個(gè)客戶端離線了*/

Client 5(socket) has left                   /* 檢測(cè)到第二個(gè)客戶端離線了*/

$ ./client localhost Hello,First! & ./client localhost Hello,Second