socket编程的同步、异步与阻塞、非阻塞示例详解之二

接上文:
http://blog.chinaunix.net/uid-26000296-id-3755264.html

三、异步阻塞模式
另外一个阻塞解决方案是带有阻塞通知的非阻塞 I/O。
在这种模型中，配置的是非阻塞 I/O，然后使用阻塞 select 系统调用来确定一个 I/O 描述符何时有操作。
使 select 调用非常有趣的是它可以用来为多个描述符提供通知，而不仅仅为一个描述符提供通知。
对于每个提示符来说，我们可以请求这个描述符可以写数据、有读数据可用以及是否发生错误的通知

下面的C语言实现的例子，它从网络上接受数据写入一个文件中:
/*
 * \brief
 * tcp client
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <netdb.h>
#include <string.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#define SERVPORT 8080
#define MAXDATASIZE 100
#define TFILE "data_from_socket.txt"


int main(int argc, char *argv[])
{
  int sockfd, recvbytes;
  char rcv_buf[MAXDATASIZE]; /*./client 127.0.0.1 hello */
  char snd_buf[MAXDATASIZE];
  struct hostent *host;             /* struct hostent
                                     * {
                                     * char *h_name; // general hostname
                                     * char **h_aliases; // hostname's alias
                                     * int h_addrtype; // AF_INET
                                     * int h_length; 
                                     * char **h_addr_list;
                                     * };
                                     */
  struct sockaddr_in server_addr;


  /* */
  fd_set readset, writeset;
  int check_timeval = 1;
  struct timeval timeout={check_timeval,0}; //阻塞式select, 等待1秒，1秒轮询
  int maxfd;
  int fp;
  int cir_count = 0;
  int ret;


  if (argc < 3)
  {
    printf("Usage:%s [ip address] [any string]\n", argv[0]);
    return 1;
  }


  *snd_buf = '\0';
  strcat(snd_buf, argv[2]);


  if ((fp = open(TFILE,O_WRONLY)) < 0)    //不是用fopen
  {
    perror("fopen:");
    exit(1);
  }


  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
  {
    perror("socket:");
    exit(1);
  }


  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_port = htons(SERVPORT);
  inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);
  memset(&(server_addr.sin_zero), 0, 8);


  /* create the connection by socket 
   * means that connect "sockfd" to "server_addr"
   */
  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)
  {
    perror("connect");
    exit(1);
  }


  /**/
  if (send(sockfd, snd_buf, sizeof(snd_buf), 0) == -1)
  {
    perror("send:");
    exit(1);
  }
  printf("send:%s\n", snd_buf);

  while (1)
  {
    FD_ZERO(&readset);            //每次循环都要清空集合，否则不能检测描述符变化
    FD_SET(sockfd, &readset);     //添加描述符       
    FD_ZERO(&writeset);
    FD_SET(fp,     &writeset);

    maxfd = sockfd > fp ? (sockfd+1) : (fp+1);    //描述符最大值加1

    ret = select(maxfd, &readset, NULL, NULL, NULL);   // 阻塞模式
    switch( ret)
    {
      case -1:
        exit(-1);
        break;
      case 0:
        break;
      default:
        if (FD_ISSET(sockfd, &readset))  //测试sock是否可读，即是否网络上有数据
        {
          recvbytes = recv(sockfd, rcv_buf, MAXDATASIZE, MSG_DONTWAIT);
          rcv_buf[recvbytes] = '\0';
          printf("recv:%s\n", rcv_buf);

          if (FD_ISSET(fp, &writeset))
          {
            write(fp, rcv_buf, strlen(rcv_buf));   // 不是用fwrite
          }
          goto end;
        }
    }
    cir_count++;
    printf("CNT : %d \n",cir_count);
  }

end:
  close(fp);
  close(sockfd);


  return 0;
}

perl实现:
#! /usr/bin/perl
###############################################################################
# \File
#  tcp_client.pl
# \Descript
#  send message to server
###############################################################################
use IO::Socket;
use IO::Select;


#hash to install IP Port
%srv_info =(
#"srv_ip"  => "61.184.93.197",
      "srv_ip"  => "192.168.1.73",
      "srv_port"=> "8080",
      );


my $srv_addr = $srv_info{"srv_ip"};
my $srv_port = $srv_info{"srv_port"};


my $sock = IO::Socket::INET->new(
      PeerAddr => "$srv_addr",
      PeerPort => "$srv_port",
      Type     => SOCK_STREAM,
      Blocking => 1,
#     Timeout  => 5,
      Proto    => "tcp")
or die "Can not create socket connect. $@";


$sock->send("Hello server!\n", 0) or warn "send failed: $!, $@";
$sock->autoflush(1);


my $sel = IO::Select->new($sock);
while(my @ready = $sel->can_read)
{
  foreach my $fh(@ready)
  {
    if($fh == $sock)
    {
      while()
      {
        print $_;
      }
      $sel->remove($fh);
      close $fh;
    }
  }
}
$sock->close();

四、异步非阻塞模式
最后，异步非阻塞 I/O 模型是一种处理与 I/O 重叠(并行)进行的模型。
以read系统调用为例
steps：
a. 调用read;
b. read请求会立即返回，说明请求已经成功发起了。
c. 在后台完成读操作这段时间内，应用程序可以执行其他处理操作。
d. 当 read 的响应到达时，就会产生一个信号或执行一个基于线程的回调函数来完成这次 I/O 处理过程。

/*
 * \brief
 * tcp client
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <netdb.h>
#include <string.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#define SERVPORT 8080
#define MAXDATASIZE 100
#define TFILE "data_from_socket.txt"


int main(int argc, char *argv[])
{
  int sockfd, recvbytes;
  char rcv_buf[MAXDATASIZE]; /*./client 127.0.0.1 hello */
  char snd_buf[MAXDATASIZE];
  struct hostent *host;             /* struct hostent
                                     * {
                                     * char *h_name; // general hostname
                                     * char **h_aliases; // hostname's alias
                                     * int h_addrtype; // AF_INET
                                     * int h_length; 
                                     * char **h_addr_list;
                                     * };
                                     */
  struct sockaddr_in server_addr;


  /* */
  fd_set readset, writeset;
  int check_timeval = 1;
  struct timeval timeout={check_timeval,0}; //阻塞式select, 等待1秒，1秒轮询
  int maxfd;
  int fp;
  int cir_count = 0;
  int ret;


  if (argc < 3)
  {
    printf("Usage:%s [ip address] [any string]\n", argv[0]);
    return 1;
  }


  *snd_buf = '\0';
  strcat(snd_buf, argv[2]);


  if ((fp = open(TFILE,O_WRONLY)) < 0)    //不是用fopen
  {
    perror("fopen:");
    exit(1);
  }


  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
  {
    perror("socket:");
    exit(1);
  }


  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_port = htons(SERVPORT);
  inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);
  memset(&(server_addr.sin_zero), 0, 8);


  /* create the connection by socket 
   * means that connect "sockfd" to "server_addr"
   */
  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)
  {
    perror("connect");
    exit(1);
  }


  /**/
  if (send(sockfd, snd_buf, sizeof(snd_buf), 0) == -1)
  {
    perror("send:");
    exit(1);
  }
  printf("send:%s\n", snd_buf);


  while (1)
  {
    FD_ZERO(&readset);            //每次循环都要清空集合，否则不能检测描述符变化
    FD_SET(sockfd, &readset);     //添加描述符       
    FD_ZERO(&writeset);
    FD_SET(fp,     &writeset);

    maxfd = sockfd > fp ? (sockfd+1) : (fp+1);    //描述符最大值加1

    ret = select(maxfd, &readset, NULL, NULL, &timeout);   // 非阻塞模式
    switch( ret)
    {
      case -1:
        exit(-1);
        break;
      case 0:
        break;
      default:
        if (FD_ISSET(sockfd, &readset))  //测试sock是否可读，即是否网络上有数据
        {
          recvbytes = recv(sockfd, rcv_buf, MAXDATASIZE, MSG_DONTWAIT);
          rcv_buf[recvbytes] = '\0';
          printf("recv:%s\n", rcv_buf);


          if (FD_ISSET(fp, &writeset))
          {
            write(fp, rcv_buf, strlen(rcv_buf));   // 不是用fwrite
          }
          goto end;
        }
    }
    timeout.tv_sec = check_timeval;    // 必须重新设置，因为超时时间到后会将其置零

    cir_count++;
    printf("CNT : %d \n",cir_count);
  }

end:
  close(fp);
  close(sockfd);

  return 0;
}

五、server端程序:
/*
 * \brief
 * tcp server
 */

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#define SERVPORT 8080
#define BACKLOG 10 // max numbef of client connection
#define MAXDATASIZE 100


int main(char argc, char *argv[])
{
  int sockfd, client_fd, addr_size, recvbytes;
  char rcv_buf[MAXDATASIZE], snd_buf[MAXDATASIZE];
  char* val;
  struct sockaddr_in server_addr;
  struct sockaddr_in client_addr;
  int bReuseaddr = 1;


  char IPdotdec[20];


  /* create a new socket and regiter it to os .
   * SOCK_STREAM means that supply tcp service, 
   * and must connect() before data transfort.
   */
  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
  {
    perror("socket:");
    exit(1);
  }

  /* setting server's socket */
  server_addr.sin_family = AF_INET;         // IPv4 network protocol
  server_addr.sin_port = htons(SERVPORT);
  server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // auto IP detect
  memset(&(server_addr.sin_zero),0, 8);

  setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&bReuseaddr, sizeof(int));
  if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(struct sockaddr))== -1)
  {
    perror("bind:");
    exit(1);
  }

  /* 
   * watting for connection , 
   * and server permit to recive the requestion from sockfd 
   */
  if (listen(sockfd, BACKLOG) == -1) // BACKLOG assign thd max number of connection
  {
    perror("listen:");
    exit(1);                                                                 
  }                                                                          
                                                                             
  while(1)                                                                   
  {                                                                          
    addr_size = sizeof(struct sockaddr_in);                                  
                                                                             
    /*                                                                       
     * accept the sockfd's connection,                                       
     * return an new socket and assign far host to client_addr               
     */                                                                      
    printf("watting for connect...\n");                                      
    if ((client_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &addr_size)) == -1)   
    {                                                                        
      /* Nonblocking mode */                                                 
      perror("accept:");                                                     
      continue;                                                              
    }                                                                        
                                                                             
    /* network-digital to ip address */                                      
    inet_ntop(AF_INET, (void*)&client_addr, IPdotdec, 16);                   
    printf("connetion from:%d : %s\n",client_addr.sin_addr, IPdotdec);       
                                                                             
    //if (!fork())                                                           
    {                                                                        
      /* child process handle with the client connection */                  
                                                                             
      /* recive the client's data by client_fd */                            
      if ((recvbytes = recv(client_fd, rcv_buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1)      
      {                                                                      
        perror("recv:");                                                     
        exit(1);                                                             
      }                                                                      
      rcv_buf[recvbytes]='\0';                                               
      printf("recv:%s\n", rcv_buf);                                          
                                                                             
                                                                             
      *snd_buf='\0';                                                         
      strcat(snd_buf, "welcome");                                            
                                                                             
      sleep(3);                                                              
      /* send the message to far-hosts by client_fd */                       
      if (send(client_fd, snd_buf, strlen(snd_buf), 0) == -1)                
      {                                                                      
        perror("send:");                                                     
        exit(1);                                                             
      }                                                                      
      printf("send:%s\n", snd_buf);                                          
                                                                             
      close(client_fd);                                                      
      //exit(1);                                                             
    }                                                                        
                                                                             
    //close(client_fd);                                                      
  }

  return 0;                                                                  
}       

九四，或跃在渊，无咎。

【白话】九四，龙或腾跃而起，或退居于渊，均不会有危害。

 

《象》曰：“或跃在渊”，进无咎也。

【白话】《象辞》说：“龙或腾跃而起，或退居于渊，均不会有危害”，因为能审时度势，故进退自如，不会有危害。