c++ 單線程實(shí)現(xiàn)同時監(jiān)聽多個端口
前言
多年前開發(fā)了一套網(wǎng)絡(luò)庫，底層實(shí)現(xiàn)采用IOCP（完成端口）。該庫已在公司多個程序中應(yīng)用；經(jīng)過多次修改，長時間檢驗(yàn)，已經(jīng)非常穩(wěn)定高效。
最近把以前的代碼梳理了一下，又加進(jìn)了一些新的思路。代碼結(jié)構(gòu)更加合理，性能也有所提升。打算將該庫一些的知識點(diǎn)寫出來，以供參考。
服務(wù)端要在多個端口監(jiān)聽，這種場合并不多見。但作為一個完善的網(wǎng)絡(luò)庫，似乎有必要支持此功能的。
傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法
如果監(jiān)聽端口個數(shù)很少，也可以采用傳統(tǒng)的方法。因?yàn)閍ccept函數(shù)是阻塞的，所以要實(shí)現(xiàn)在n個端口監(jiān)聽，就需要n個線程。如果監(jiān)聽端口個數(shù)不多，這也不是多大問題。如果監(jiān)聽端口多達(dá)幾十個，這種方法就有些不妥。線程也是一種資源，線程過多占用資源會增加；也會導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加重。
更可行的實(shí)現(xiàn)方法
實(shí)現(xiàn)方法有些曲折，需要一步一步分析；基本的原理就是將socket句柄與事件（event）相關(guān)聯(lián)。Windows有相關(guān)的函數(shù)可以對多個事件監(jiān)聽，當(dāng)某個事件被觸發(fā)，就知道相應(yīng)的socket有事件到達(dá)?？梢詫υ搒ocket做accept，因?yàn)橐呀?jīng)確定該socket有事件了，所以accept函數(shù)會立即返回。這樣就達(dá)到對多個端口同時監(jiān)聽的目的。
1）生成socket，并與某個端口綁定
struct LISTEN_SOCKET_INFO
{
UINT16 listenPort; //監(jiān)聽端口
SOCKET listenSocket;//句柄
WSAEVENT netEvent; //socket對應(yīng)事件
};
int IocpAccept::CreateListenInfo()
{
//m_listListenPort存儲要監(jiān)聽的端口；總個數(shù)不超過64個
std::vector<UINT16>::iterator pos = m_listListenPort.begin();
for (;pos != m_listListenPort.end();++pos)
{
//生成socket
UINT16 listenPort = *pos;
LISTEN_SOCKET_INFO socketInfo;
socketInfo.listenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
socketInfo.listenPort = listenPort;
//綁定端口
sockaddr_in InetAddr;
InetAddr.sin_family = AF_INET;
InetAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
InetAddr.sin_port = htons(listenPort);
int ret = bind(socketInfo.listenSocket, (SOCKADDR *)&InetAddr, sizeof(InetAddr));
if (SOCKET_ERROR == ret)
{
::closesocket(socketInfo.listenSocket);
//綁定失敗
continue;
}
//生成事件
socketInfo.netEvent = WSACreateEvent();
//將socket句柄與事件關(guān)聯(lián)起來。只監(jiān)視socket的accept和close消息
ret = WSAEventSelect(socketInfo.listenSocket, socketInfo.netEvent, FD_ACCEPT | FD_CLOSE);
if (SOCKET_ERROR == ret)
{
::closesocket(socketInfo.listenSocket);
continue;
}
// 啟動監(jiān)聽
ret = listen(socketInfo.listenSocket, 1000);
if (SOCKET_ERROR == ret)
{
::closesocket(socketInfo.listenSocket);
continue;
}
m_listListenInfo.push_back(socketInfo);
}
return 0;
}
該函數(shù)已將需要的數(shù)據(jù)存儲在列表m_listListenInfo中。
2）啟動監(jiān)聽線程，對多個事件監(jiān)聽
對多個事件監(jiān)聽用到如下函數(shù)：
DWORD WSAAPI WSAWaitForMultipleEvents( DWORD cEvents, const WSAEVENT *lphEvents, BOOL fWaitAll, DWORD dwTimeout, BOOL fAlertable );
該函數(shù)最多可以對64個事件做跟蹤，所以一個線程最多可以對64個端口做監(jiān)聽。（同時對超過64個端口監(jiān)聽的場合非常少見。本文不考慮。）
//生成事件地址指針
int nEventTotal;
WSAEVENT* pEventArray = CreateNetEventArray(&nEventTotal);
if (nEventTotal == 0)
return 0;
assert(nEventTotal <= WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS);
MSG msg;
while (m_bServerStart)
{
// 同時對多個事件做監(jiān)聽
DWORD index = WSAWaitForMultipleEvents(nEventTotal,
pEventArray,
FALSE,
10000,
FALSE);
if (!m_bServerStart)
return 0;
//查看是哪個事件觸發(fā)函數(shù)返回
index = index - WSA_WAIT_EVENT_0;
//客戶端連接事件
if ((index != WSA_WAIT_FAILED) && (index != WSA_WAIT_TIMEOUT))
{
//pEventArray排序與m_listListenInfo一樣，所以可以根據(jù)index找到對應(yīng)的socket。
//就是該socket導(dǎo)致函數(shù)返回
LISTEN_SOCKET_INFO socketInfo = m_listListenInfo[index];
//查看具體是什么事件導(dǎo)致函數(shù)返回
WSANETWORKEVENTS NetworkEvents;
WSAEnumNetworkEvents(socketInfo.listenSocket, pEventArray[index], &NetworkEvents);
//如果是accept事件，說明有客戶端連接此端口
if (NetworkEvents.lNetworkEvents == FD_ACCEPT
&& NetworkEvents.iErrorCode[FD_ACCEPT_BIT] == 0)
{
//這時調(diào)用accept函數(shù)，會立即返回
AcceptListenPort(socketInfo.listenSocket, socketInfo.listenPort);
}
if (NetworkEvents.lNetworkEvents == FD_CLOSE
&& NetworkEvents.iErrorCode[FD_CLOSE_BIT] == 0)
{
assert(false);
}
}
else
{
//因?yàn)槌瑫r等其他原因引起函數(shù)返回
}
}
下文accept函數(shù)調(diào)用，并不會阻塞。
UINT IocpAccept::AcceptListenPort(SOCKET hListenSocket, UINT16 nListenPort)
{
SOCKET hClient = 0;
SOCKADDR_IN localAddr;
int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);
hClient = accept(hListenSocket, (struct sockaddr *)&localAddr, &iaddrSize);
if (INVALID_SOCKET == hClient)
{
int nAccepetError = WSAGetLastError();
if (nAccepetError == WSAECONNRESET)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
else
{
//獲取了一個客戶端連接
OnAcceptClient(hClient, nListenPort);
}
return 0;
}
后記：
同時對多個端口做監(jiān)聽，可能還有更好的方法。如果對幾百個以上端口做監(jiān)聽，此方法可能就不太合適。通常情況下，對多個端口監(jiān)聽的場景比較少見，所以對更優(yōu)化的處理方法也沒深究。
代碼下載地址： https://download.csdn.net/download/qq_29939347/10691921
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