网络编程----select 模型总结

为什么要使用select模型？

答：解决基本C/S模型中，accept()、recv()、send()阻塞的问题

select模型与C/S模型的不同点

• C/S模型中accept()会阻塞一直傻等socket来链接
• select模型只解决accept()傻等的问题，不解决recv(),send()执行阻塞问题

其实select模型解决了 实现多个客户端链接，与多个客户端分别通信
两个模型都存在recv(),send()执行阻塞问题

• 由于服务器端，客户端不需要（客户端只有一个socket，可以通过加线程解决同时recv和send）

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select模型逻辑

1. 将所有的socket(服务器端+客户端)装进一个数组中
2. 通过select()遍历socket数组
3. 取出有相应的socket放进另一个数组（都是有响应的socket）
4. 对装有响应的socket数组集中处理
5. 服务器socket响应：客户端链接，调用accept()
6. 客户端socket响应：客户端通信，调用send()或recv()

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select()

fd_set

作用：定义一个用来装socket的结构体

#ifndef FD_SETSIZE
#define FD_SETSIZE      64   /*默认64个*/
#endif /* FD_SETSIZE */

typedef struct fd_set {
        u_int fd_count;               /* how many are SET? */
        SOCKET  fd_array[FD_SETSIZE];   /* an array of SOCKETs */
} fd_set;

默认装socket大小为64，可以通过在winsock2.h头文件前声明宏，给一个更大的值

#define FD_SETSIZE 128
#include <WinSock2.h>

因为原理就是不停遍历检测，越多效率越低，延迟越大，所以合适大小最好。
select模型应用，就是小用户量访问。

四个操作fd_set的操作宏

操作宏	作用	代码
FD_ZERO	将客户端socket集合清零	FD_ZERO(&clientSockets);
FD_SET	添加一个socket(超过默认值大小不再处理)	FD_SET(socketListen,&clientSockets);
FD_CLR	从集合中删除指定的socket,一定要close，手动释放	FD_CLR(socketListen, &clientSockets);closesocket(socketListen);
FD_ISSET	查询socket是否在集合中,不存在返回0，存在返回非0	int a = FD_ISSET(socketListen, &clientSockets);

select()函数

作用：监视socket集合，如果某个socket发生响应（链接或者收发数据），通过返回值以及参数告诉我们哪个socket有响应

int WSAAPI select(
  int           nfds,   /*填0*/
  fd_set        *readfds, /*检查是否有可读的socket*/
  fd_set        *writefds, /*检查是否有可写的socket*/
  fd_set        *exceptfds, /*检查socket上的异常错误*/
  const timeval *timeout
);

参数1：忽略填0

为了兼容Berkeley sockets

参数2：指向一组socket数组，用来保存有响应的数组

• 只针对recv()、accept()
• 这个用来保存有响应的数组初始化为包含所有的socket，通过select函数投放给系统，系统遍历数组后，只将有响应的socket再赋值回来，调用后，这个参数只剩下有请求的socket

参数3：指向一组socket数组，用来保存可发送的数组

• 可以给哪些客户端socket发送消息，针对send
• 这个用来保存可发送的数组初始化为包含所有的socket，通过select函数投放给系统，系统遍历数组后，只将可发送的socket再赋值回来，调用后，这个参数只剩下可发送的socket

参数4：检查socket上的异常错误

用法和参数2、3一样，将有异常错误的socket装进来，反馈给我们

/*得到异常socket上的具体错误码*/
getsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_ERROR, buf, buflen);

如果调用这个函数（针对这个getsockopt函数）没有错误，返回0，否则返回SOCKET_ERROR，并且可以调用WSAGetLastError来得到错误代码。

参数5：最大等待时间

一个结构体

struct timeval {
        long    tv_sec;         /* seconds */
        long    tv_usec;        /* and microseconds */
};

当客户端没有响应时，select可以选择等一段时间，不等，等到有socket响应，三种方式

tv_sec	tv_usec	作用
0	0	不等待，立刻返回
3	4	等待3秒4微秒没有消息再返回

NULL?：死等，直到有socket响应

返回值

• 0：在等待时间没有客户端socket响应，continue进行下一次等待
• >0：有客户端socket响应‘
• SOCKET_ERROR：发送错误

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select模型代码

    fd_set allsockets;
    //清零
    FD_ZERO(&allSockets);
    //服务器装进去
    FD_SET(socketServer, &allSockets);
    while (1)
    {
        fd_set readSockets = allSockets;
        fd_set writeSockets = allSockets;
        fd_set errorSockets = allSockets;

        //时间段
        struct timeval st;
        st.tv_sec = 3;
        st.tv_usec = 0;

        //select
        int nRes = select(0, &readSockets, &writeSockets, &errorSockets, &st);
        if (0 == nRes) //没有响应的socket
        {
            continue;
        }
        else if (nRes > 0)
        {
            //处理错误
            for (u_int i = 0; i < errorSockets.fd_count; i++)
            {
                char str[100] = { 0 };
                int len = 99;
                if (SOCKET_ERROR == getsockopt(errorSockets.fd_array[i], SOL_SOCKET, SO_ERROR, str, &len))
                {
                    printf("无法得到错误信息\n");
                }
                printf("%s\n", str);    
            }

            for (u_int i = 0; i < writeSockets.fd_count; i++)
            {
                //printf("服务器%d,%d:可写\n", socketServer, writeSockets.fd_array[i]);
                if (SOCKET_ERROR == send(writeSockets.fd_array[i], "ok", 2, 0))
                {
                    int a = WSAGetLastError();
                }
            }

            //有响应
            for (u_int i = 0; i < readSockets.fd_count; i++)
            {
                if (readSockets.fd_array[i] == socketServer)
                {
                    //accept
                    SOCKET socketClient = accept(socketServer, NULL, NULL);
                    if (INVALID_SOCKET == socketClient)
                    {
                        //链接出错
                        continue;
                    }
                    
                    FD_SET(socketClient, &allSockets);
                    //send
                }
                else
                {
                    char strBuf[1500] = { 0 };
                    //客户端吧
                    int nRecv = recv(readSockets.fd_array[i], strBuf, 1500, 0);
                    //send
                    if (0 == nRecv)
                    {
                        //客户端下线了
                        //从集合中拿掉
                        SOCKET socketTemp = readSockets.fd_array[i];
                        FD_CLR(readSockets.fd_array[i], &allSockets);
                        //释放
                        closesocket(socketTemp);
                    }
                    else if (0 < nRecv)
                    {
                        //接收到了消息
                        printf(strBuf);
                    }
                    else //SOCK_ERROR
                    {
                        //强制下线也叫出错 10054
                        int a = WSAGetLastError();
                        switch (a)
                        {
                        case 10054:
                            {
                                SOCKET socketTemp = readSockets.fd_array[i];
                                FD_CLR(readSockets.fd_array[i], &allSockets);
                                //释放
                                closesocket(socketTemp);
                            }    
                        }
                    }    
                }
            }
        }

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总结

select模型

将一组socket数组投递给系统，然后在系统里去查询socket是否有信号，过程都是在select函数里面去进行的，再到返回有操作的socket集合

select()函数本质

select()函数执行遍历和返回有响应的socket，整个过程中也是阻塞的。

等待时间	阻塞
不等待	执行阻塞
半等待	执行阻塞+软阻塞
全等待	执行阻塞+硬阻塞

与CS模型对比

使用CS模型时，当链接了一个客户端，执行完了recv，while循环又回到了accept()，傻等着客户端来链接，无法多客户端链接通信。
使用select模型时，是select在遍历着socket数组，有响应的socket再取出来，没有就一直遍历，虽然select()函数的执行也是阻塞的。可以理解为，每次都是在处理只有响应的socket，所以可以进行多客户端链接通信。

当第一个客户端socket来链接时，select()函数将服务端socket从allsocket取出来，将新建的含有客户端socket添加到allsockets数组中，接着又在遍历allsocket，查看着时候有响应，所以不会像CS模型那种，在accept()函数阻塞着，傻等着。

select()函数主要解决的是accept()函数阻塞问题，而没有解决recv()和send()函数阻塞问题