网络程序设计-05-IO模型-Select模型-课件v1.0.0.ppt

WinSockI/O模型-Select模型,网络程序设计,2,回顾,TCP通信编程流程,3,WinSockI/O模型-Select模型,传统编程模式分析阻塞问题的解决方法WinSockI/O模型Select模型动手实践,4,WinSockI/O模型-Select模型,传统编程模式分析阻塞问题的解决方法WinSockI/O模型Select模型动手实践,5,1.传统编程模式分析,特点：编程简单，单线程，阻塞运行！服务器要依次处理到来的客户连接和通信，处理完一个客户连接与通信之后，才能处理下一个客户的连接请求。缺点：服务器处理能力低下，造成许多客户端在等待连接（阻塞），可能导致客户端连接超时失败，从而无法为较多的客户端提供服务。这种程序运行模式被称为阻塞模式。,6,WinSockI/O模型-Select模型,传统编程模式分析阻塞问题的解决方法WinSockI/O模型Select模型动手实践,7,2.阻塞问题的解决方法,2.1使用多线程编程2.2使用非阻塞模式,8,2.阻塞问题的解决方法,2.1使用多线程编程典型的处理方式是“一连接使用一线程”，即当有一个客户连接请求到来时，为该连接创建一个线程，并在该线程上处理与这个客户后续的通信会话。但使用多线程可能带来线程膨胀的问题，即线程过多造成系统资源浪费/耗尽。,9,2.阻塞问题的解决方法,2.2使用非阻塞模式在阻塞模式下，函数要完全运行结束才返回。如调用recv()函数，则其会使程序进入等待状态，直到接收到数据才返回。使用非阻塞模式，调用函数后会立即返回，但大多情况下，函数都会返回错误代码WSAEWOULDBLOCK，即请求的操作在调用期间还没有完成。为此，要对函数调用多次，直到它返回成功为止。,10,2.阻塞问题的解决方法,2.2使用非阻塞模式通过调用ioctlsocket()函数，可以让WinSock工作在非阻塞模式。但是通过反复调用来测试函数是否正常返回，势必影响程序性能，且编程复杂度也很大。Windows提供了一些I/O模型，可以方便的确定套接字什么时候可读/写，即确定套接字什么时候有网络事件发生。,11,WinSockI/O模型-Select模型,传统编程模式分析阻塞问题的解决方法WinSockI/O模型Select模型动手实践,12,3.WinSockI/O模型,WinSockI/O模型，目的是帮助应用程序以异步方式在一个或多个套接字上管理I/O。WinSockI/O模型主要有6种：Blocking模型（阻塞模型）；Select模型（选择模型）；WSAAsyncSelect模型（异步选择模型）；WSAEventSelect模型（事件选择模型）；Overlaped模型（重叠模型）；CompletionPort模型（完成端口模型）,13,WinSockI/O模型-Select模型,传统编程模式分析阻塞问题的解决方法WinSockI/O模型Select模型动手实践,14,4.Select模型,4.1概述Select模型主要使用select()函数来管理I/O，故名“Select模型”。这个模型的设计源于Unix系统，目的是避免套接字阻塞，使程序有能力管理多个套接字。,15,4.Select模型,4.2select函数select函数可以确定一个或多个套接字的状态。如果套接字上没有网络事件发生，则进入等待状态。函数定义如下：intselect(intnfds,/忽略，仅是为了与Berkeley套接字兼容fd_set*readfds,/指向一个套接字集合，用来检查其可读性fd_set*writefds,/指向一个套接字集合，用来检查其可写性fd_set*exceptfds,/指向一个套接字集合，用来检查错误conststructtimeval*timeout/指定此函数等待的最长时间，如果为NULL则为无限大)返回值：调用成功，返回发生网络事件的所有套接字数量的总和；如果超过了时间限制，返回0；失败，返回SOCKET_ERROR。,16,4.Select模型,4.3套接字集合套接字集合定义：typedefstructfd_setu_intfd_count,/fd_array数组的实际大小SOCKETfd_arrayFD_SETSIZE/存储套接字句柄的数组套接字集合操作（4个）：FD_ZERO(*set)/初始化set为空集合FD_CLR(s,*set)/从set中移除套接字sFD_ISSET(s,*set)/检查套接字s是不是set集合中的成员FD_SET(s,*set)/将套接字s添加到集合set“FD”的含义:FileDevice，在Linux中，通常把所有设备都当作文件设备，可以执行读写操作。,17,4.Select模型,4.4网络事件套接字上有新连接请求、数据读/写、连接成功/中断等都是网络事件。网络编程其实就是发现网络事件，并处理网络事件的过程。如果想检测某套接字上有否网络事件，需要将它添加到相应的集合中，并调用select函数来确定。调用select函数完成后，如果该套接字仍在相应的集合中，则说明该套接字上有网络事件发生。,18,4.Select模型,4.4网络事件Select模型确定套接字状态的过程如下：,19,4.Select模型,4.5使用Select模型编写TCP服务器示例,20,4.Select模型,4.6测试Select模型TCP服务器使用上次课编写的TCP客户端程序进行连接/通信测试，观察运行效果。,21,4.Select模型,4.7小结Select模型特点：将网络事件与套接字集合关联，有网络事件发生的套接字保留在集合中，无网络事件发生的套接字被从集合中清除。,22,WinSockI/O模型-Select模型,传统编程模式分析阻塞问题的解决方法WinSockI/O模型Select模型动手实践,23,5.动手实践,动手实践环节,（1）认真阅读、分析、理解示例中的TCP服务器代码；（2）修改并测试代码，要求服务器监听8005端口，服务器收到信息后进行显示，并发送“你好，我是Select模型服务器！”给客户端。（3）让邻座的同学使用客户端连接你的服务器，进行测试。,24,课后作业,分析传统编程模式（阻塞模式）的特点和缺点。列举阻塞问题的解决