linux进程间通信---本地socket套接字(五)---多路IO转接服务器实现一个server对应多个client---poll实现
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2022-06-29 20:03:24
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一 why
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在前面的博客《linux进程间通信—本地socket套接字(四)—多路IO转接服务器实现一个server对应多个client》中，我们使用了多路IO转接实现了一个server对应多个client，我们使用的是select函数监听各个文件描述符的状态。
但是使用select函数有如下几个缺点：
1、select函数中文件描述符的个数是有限制的，最大是1024（当然我们可以修改这个限制，不过修改它需要我们重新编译内核，显然不是一个比较合适的方式）
2、在select函数中，待监听的文件描述符和监听到相关事件的文件描述符是同一个对象，而poll函数将两者做了区分，用两个变量来描述
3、select函数中需要搜索的范围更大，比如我们有文件描述符1，4，1000都检测到了读事件，select就需要遍历1000个(最大的，当然程序中可以使用一些处理技巧，只遍历这几个)；而poll的范围就小了很多
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二 what
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int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout)
struct pollfd {
int fd; /* file descriptor */
short events; /* requested events */
short revents; /* returned events */
};
fds: 数组的首地址
nfds:数组的个数
timeout: 超时等待
我们可以设置poll函数中的文件描述符的最大值，设置方式如下
1. 用cat命令查看一个进程可以打开的socket描述符上限
cat /proc/sys/fs/file-max
2. 如果由需要，可以通过修改配置温恩建的方式修改该上限值
sudo vi /etc/security/limits.conf
在文件尾部写入以下配置，soft软限制，hard硬限制，如下图所示
soft nofile 65536
hard nofile 100000
fds的初始化如下：
fds[0].fd = listenfd
fds[0].events = POLLIN /POLLOUT/POLLERR，这个是用户设置的
fds[0].revents = POLLIN 这个是系统返回之后，帮我们填写上的
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三 how
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接下来，我们尝试使用poll函数实现一个server对接多个client
先server.c代码
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#include <poll.h>
#include <ctype.h>
#define MAXLINE 1024
#define LISTENLEN 10
#define SERV_PORT 8890
#define OPEN_MAX 1024
static struct pollfd client[OPEN_MAX];
static int listenfd;
static int maxi;
static void check_server_listenfd_event(void)
{
struct sockaddr_in cliaddr;
socklen_t clilen;
int i, connfd;
char str[INET_ADDRSTRLEN];
if (client[0].revents & POLLIN) { /* listenfd有读事件就绪 */
clilen = sizeof(cliaddr);
/* 因为检测到了listenfd读事件，这个时候调用accept就不会阻塞 */
connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);
printf("received from %s at PORT %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
ntohs(cliaddr.sin_port));
for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++) {
/* 找到client[]中的空闲位置，存放accept返回的connfd */
if (client[i].fd < 0) {
client[i].fd = connfd;
break;
}
}
if (i == OPEN_MAX) { //达到了最大客户端数
printf("too many clients");
exit(0);
}
client[i].events = POLLIN; /* 设置刚刚返回的connfd，监控读事件 */
if (i > maxi) /*更新client[]中最大元素下标*/
maxi = i;
}
}
static void check_clientfd_event(void)
{
int i, j, sockfd;
ssize_t n;
char buf[MAXLINE];
for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++) {
/* 前面的if没有满足，说明没有listenfd满足，检测client[]看是哪个connfd */
if ((sockfd = client[i].fd) < 0)
continue;
memset(buf, 0, sizeof(buf));
if (client[i].revents & POLLIN) {
n = read(sockfd, buf, MAXLINE);
if (n < 0) {
if (errno == ECONNRESET) { //收到RST标志
printf("client[%d] abort connection\n", i);
close(sockfd);
client[i].fd = -1; //poll中不在需要监控这个fd，直接设置为-1即可
} else {
printf("read error");
exit(0);
}
} else if (n == 0) { //说明客戶端先关闭连接
printf("client[%d] close connect\n", i);
close(sockfd);
client[i].fd = -1;
} else { //收到有效数据
printf("server receive %s\n", buf);
for (j = 0; j < n; j++)
buf[j] = toupper(buf[j]);
write(sockfd, buf, n);
}
}
}
}
static int socket_server_init(void)
{
struct sockaddr_in servaddr;
int i;
int opt = 1;
int rval = 0;
listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listenfd < 0) {
perror("create socket fail");
return -1;
}
rval = setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
&opt, sizeof(opt));
if (rval < 0) {
perror("setsockopt fail");
return -1;
}
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
rval = bind(listenfd, (struct sockaddr*) &servaddr,
sizeof(servaddr));
if (rval < 0 ) {
perror("bind fail");
return -1;
}
rval = listen(listenfd, LISTENLEN);
if (rval < 0 ) {
perror("listen fail");
return -1;
}
client[0].fd = listenfd;
client[0].events = POLLIN;
for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++) {
client[i].fd = -1;
}
maxi = 0;
}
int main(int argc, char **argv)
{
int nready;
int rval = 0;
rval = socket_server_init();
if (rval < 0) {
printf("socket_server_init fail\n");
return 0;
}
while(1) {
nready = poll(client, maxi+1, -1); //阻塞监听是否有客户端连接请求
for (; nready > 0; nready--) { /*没有更多就绪事件时，返回到poll阻塞*/
check_server_listenfd_event();
check_clientfd_event();
}
}
return 0;
}
再上client.c端代码
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/shm.h>
#define PORT 8890
#define BUFFER_SIZE 1024
#define LOCAL_LOOP_BACK_IP "127.0.0.1"
int main(int argc, char **argv)
{
struct sockaddr_in servaddr;
char sendbuf[BUFFER_SIZE] = {0};
char recvbuf[BUFFER_SIZE] = {0};
int client_fd;
//定义IPV4的TCP连接的套接字描述符
client_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
//set sockaddr_in
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(LOCAL_LOOP_BACK_IP);
servaddr.sin_port = htons(PORT); //服务器端口
//连接服务器，成功返回0，错误返回-1
if (connect(client_fd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
{
perror("connect");
exit(1);
}
printf("connect server(IP:%s).\n",LOCAL_LOOP_BACK_IP);
//客户端将控制台输入的信息发送给服务器端，服务器原样返回信息
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
send(client_fd, sendbuf, strlen(sendbuf),0); ///发送
if(strcmp(sendbuf,"exit\n")==0)
{
printf("client exited.\n");
break;
}
recv(client_fd, recvbuf, sizeof(recvbuf),0); ///接收
printf("client receive: %s\n", recvbuf);
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
}
close(client_fd);
return 0;
}
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