Далее мы предположим, что первый клиент завершает свое соединение. TCP-клиент отправляет сегмент FIN, превращая тем самым дескриптор номер 4 на стороне сервера в готовый для чтения. Когда наш сервер считывает этот присоединенный сокет, функция readline возвращает нуль. Затем мы закрываем сокет, и соответственно изменяются наши структуры данных. Значение client[0] устанавливается в -1, а дескриптор 4 в наборе дескрипторов устанавливается в нуль. Это показано на рис. 6.17. Обратите внимание, что значение переменной maxfd не изменяется.
Рис. 6.17. Структуры данных после того как первый клиент разрывает соединение
Итак, по мере того как приходят клиенты, мы записываем дескриптор их присоединенного сокета в первый свободный элемент массива client (то есть в первый элемент со значением -1). Следует также добавить присоединенный сокет в набор дескрипторов для чтения. Переменная maxi — это наибольший используемый в данный момент индекс в массиве client, а переменная maxfd (плюс один) — это текущее значение первого аргумента функции select. Единственным ограничением на количество обслуживаемых сервером клиентов является минимальное из двух значений: FD_SETSIZE и максимального числа дескрипторов, которое допускается для данного процесса ядром (о чем мы говорили в конце раздела 6.3).
В листинге 6.3 показана первая половина этой версии сервера.
Листинг 6.3. Сервер TCP, использующий одиночный процесс и функцию select: инициализация
//tcpcliserv/tcpservselect01.c
1 #include "unp.h"
2 int
3 main(int argc, char **argv)
4 {
5 int i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd;
6 int nready, client[FD_SETSIZE],
7 ssize_t n;
8 fd_set rset, allset;
9 char buf[MAXLINE];
10 socklen_t clilen;
11 struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;
12 listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
13 bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
14 servaddr.sin_family = AF_INET;
15 servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
16 servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
17 Bind(listenfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr));
18 Listen(listenfd, LISTENQ);
19 maxfd = listenfd; /* инициализация */
20 maxi = -1; /* индекс в массиве client[] */
21 for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
22 client[i] = -1; /* -1 означает свободный элемент */
23 FD_ZERO(&allset);
24 FD_SET(listenfd, &allset);
12-24 Этапы создания прослушиваемого сокета те же, что и раньше: вызов функций socket, bind и listen. Мы инициализируем структуры данных при том условии, что единственный дескриптор, который мы с помощью функции select выберем, изначально является прослушиваемым сокетом.
Вторая половина функции main показана в листинге 6.4.
Листинг 6.4. Сервер TCP, использующей одиночный процесс и функцию select: цикл
//tcpcliserv/tcpservselect01.c
25 for (;;) {
26 rset = allset; /* присваивание значения структуре */
27 nready = Select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL);
28 if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { /* соединение с новым клиентом */
29 clilen = sizeof(cliaddr);
30 connfd = Accept(listenfd, (SA*)&cliaddr, &clilen);
31 for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
32 if (client[i] < 0) {
33 client[i] = connfd; /* сохраняем дескриптор */
34 break;
35 }
36 if (i == FD_SETSIZE)
37 err_quit("too many clients");
38 FD_SET(connfd, &allset); /* добавление нового дескриптора */
39 if (connfd > maxfd)
40 maxfd = connfd; /* для функции select */
41 if (i > maxi)
42 maxi = i; /* максимальный индекс в массиве clientf[] */
43 if (--nready <= 0)
44 continue; /* больше нет дескрипторов, готовых для чтения */
45 }
46 for (i = 0; i <= maxi; i++) { /* проверяем все клиенты на наличие
данных */
47 if ((sockfd - client[i]) < 0)
48 continue;
49 if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) {
50 if ((n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) {
51 /* соединение закрыто клиентом */
52 Close(sockfd);
53 FD_CLR(sockfd, &allset);
54 client[i] = -1;
55 } else
56 Writen(sockfd, line, n);
57 if (--nready <= 0)
58 break; /* больше нет дескрипторов, готовых для чтения */
59 }
60 }
61 }
62 }
26-27 Функция select ждет, пока не будет установлено новое клиентское соединение или на существующем соединении не прибудут данные, сегмент FIN или сегмент RST.
28-45 Если прослушиваемый сокет готов для чтения, новое соединение установлено. Мы вызываем функцию accept и соответствующим образом обновляем наши структуры данных. Для записи присоединенного сокета мы используем первый незадействованный элемент массива client. Число готовых дескрипторов уменьшается, и если оно равно нулю, мы можем не выполнять следующий цикл for. Это позволяет нам использовать значение, возвращаемое функцией select, чтобы избежать проверки не готовых дескрипторов.
46-60 Каждое существующее клиентское соединение проверяется на предмет того, содержится ли его дескриптор в наборе дескрипторов, возвращаемом функцией select. Если да, то из этого дескриптора считывается строка, присланная клиентом, и отражается обратно клиенту. Если клиент закрывает соединение, функция read возвращает нуль и мы обновляем структуры соответствующим образом.
Мы не уменьшаем значение переменной maxi, но могли бы проверять возможность сделать это каждый раз, когда клиент закрывает свое соединение.
Этот сервер сложнее, чем сервер, показанный в листингах 5.1 и 5.2, но он позволяет избежать затрат на создание нового процесса для каждого клиента, что является хорошим примером использования функции select. Тем не менее в разделе 15.6 мы опишем проблему, связанную с этим сервером, которая, однако, легко устраняется, если сделать прослушиваемый сокет неблокируемым, а затем проверить и проигнорировать несколько ошибок из функции accept.