重定向dup和dup2函数
#includeint dup(int file_descriptor);int dup2(int file_descriptor_one, int file_descriptor_two);
- dup创建一个新的文件描述符， 此描述符和原有的file_descriptor指向相同的文件、管道或者网络连接。
- dup返回的文件描述符总是取系统当前可用的最小整数值。
dup2函数通过使用参数file_descriptor_two指定新描述符数值，如果file_descriptor_two已经打开，则先关闭。若file_descriptor_one = file_descriptor_two，而不关闭。
两者调用失败均返回-1, 并设置errno。
//利用dup模拟实现一个基本的CGI服务器#include#include #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc, char **argv){ if (argc ！= 3) { fprintf(stderr, "Usage: %s id port\n", basename(argv[0])); return 1; } const char *ip = argv[1]; int port = atoi(argv[2]); struct sockaddr_in address; bzero(&address, sizeof(address)); address.sin_family = AF_INET; address.sin_port = htons(port); inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr); int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); assert(sock >= 0); int ret = bind(sock, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)); assert(ret != -1); ret = listen(sock, 5); assert(ret != -1); struct sockaddr_in client; socklen_t client_addrlength = sizeof(client); int connfd = accept(sock, (struct sockaddr*)&client, &client_addrlength); if (connfd < 0) { printf("error: %s\n", strerror(errno)); } else { close(STDOUT_FILENO); //关闭标准输出 dup(connfd); //重定向1到connfd，这样服务器的标准输出内容会直接发送到客户端socket，这就是CGI的基本原理 printf("abc. close stdout_fileno test... dup to client\n"); //printf会直接输出会发送到客户端 close(connfd); } close(sock); return 0;}
分散读readv和集中写writev函数
readv将数据从文件描述符读到分散的内存块中，即分散读。
writev将多块分散的内存一并写入文件描述符中，即集中写。
#includefd参数是被操作的文件描述符。ssize_t readv(int fd, const struct iovec *vector, int count);ssize_t writev(int fd, const struct iovec *vector, int count);
vector参数是iovec结构体：
#includecount参数是vector数组的长度，即有多少块内存数据需要从fd读出或写到fd。struct iovec{ void *iov_base; //指向一个缓冲区，这个缓冲区是存放readv所接收的数据或是writev将要发送的数据 size_t iov_len; //接收的长度以及实际写入的长度};
两者调用成功是返回读出/写入fd的字节数，失败返回-1,并设置errno。类似于简化版的recvmsg和sendmsg。
以下简陋的模拟WEB服务器，采用集中写的方式。省略了HTTP请求的接收及解析， 直接将目标文件作为第3个参数传递给服务端程序，客户端telnet到服务端即可获得该文件。
#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define BUFFER_SIZE 1024//定义两种HTTP状态码和状态信息static const char *status_line[2] = {"200 OK", "500 Internal server error"};int main(int argc, char **argv){ if(argc != 4) { fprintf(stderr, "Usage: %s ip port filename\n", basename(argv[0])); return 1; } const char *ip = argv[1]; int port = atoi(argv[2]); const char *file_name = argv[3]; //将目标文件作为程序的第三个参数传入 struct sockaddr_in address; bzero(&address, sizeof(address)); address.sin_family = AF_INET; address.sin_port = htons(port); inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr); int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); assert(sock >= 0); printf("create socket success\n"); int reuse = 1; setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)); int ret = bind(sock, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)); assert(ret != -1); fprintf(stderr, "bind address success\n"); ret = listen(sock, 5); assert(ret != -1); fprintf(stderr, "listen success\n"); struct sockaddr_in client; socklen_t client_addrlength = sizeof(client); fprintf(stderr, "start accept...\n"); int connfd = accept(sock, (struct sockaddr*)&client, &client_addrlength); if(connfd < 0) { printf("error: %s\n", strerror(errno)); } else { char header_buf[BUFFER_SIZE]; //用于保存HTTP应答的状态行、头部字段和一个空的缓冲区 memset(header_buf, '\0', BUFFER_SIZE); char *file_buf = NULL; //用于存放目标文件内容的缓存 struct stat file_stat; //用于获取目标文件的属性 bool valid = true; //目标文件是否有效 int len = 0; //记录header_buf当前已使用的字节空间 if(stat(file_name, &file_stat) < 0) { //目标文件不存在 valid = false; } else { if(S_ISDIR(file_stat.st_mode)) { //目标文件是目录 valid = false; } else if (file_stat.st_mode & S_IROTH) { //当前用户是否有读权限，相对于目标文件 int fd = open(file_name, O_RDONLY); file_buf = new char[file_stat.st_size + 1]; memset(file_buf, '\0', file_stat.st_size + 1); fprintf(stderr, "reading %s file...", file_name); if (read(fd, file_buf, file_stat.st_size) < 0) { valid = false; } } else { valid = false; } } if (valid) { //目标文件有效 ret = snprintf(header_buf, BUFFER_SIZE-1, "%s %s\r\n", "HTTP/1.1", status_line[0]); len += ret; ret = snprintf(header_buf+len, BUFFER_SIZE-1-len, "content-Length: %ld\r\n", file_stat.st_size); len += ret; ret = snprintf(header_buf+len, BUFFER_SIZE-1-len, "%s", "\r\n"); //将header_buf和file_buf的内容一并写出 struct iovec iv[2]; iv[0].iov_base = header_buf; iv[0].iov_len = strlen(header_buf); iv[1].iov_base = file_buf; iv[1].iov_len = file_stat.st_size; fprintf(stderr, "read %s success\nsending %s file to client...\n", file_name, file_name); ret = writev(connfd, iv, 2); //集中写 } else { //目标文件无效 ret = snprintf(header_buf, BUFFER_SIZE-1, "%s %s\r\n", "HTTP/1.1", status_line[1]); len += ret; ret = snprintf(header_buf+len, BUFFER_SIZE-1-len, "%s", "\r\n"); fprintf(stderr, "read %s failed\nsending error message to client...\n", file_name); send(connfd, header_buf, strlen(header_buf), 0); } close(connfd); if (file_buf != NULL) { delete[] file_buf; file_buf = NULL; } } close(sock); return 0;}
sendfile函数
#includessize_t sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t *offset, size_t count);
out_fd参数是待写入内容的文件描述符。
in_fd参数是待读出内容的文件描述符。
offset参数指定从读入文件流的哪个位置开始读，如果为空，则从文件流的默认起始位置读入。
count参数指定传输的字节数。
调用成功时返回传输的字节数，失败则为-1，并设置errno
注： man手册指出，in_fd必须是一个支持类似mmap函数的文件描述符，即它必须指向真实的文件，不能是socket和管道；而out_fd必须是一个socket。可见，sendfile专为网络传输文件而生。//用sendfile函数传输文件#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc, char **argv){ if (argc <= 3) { fprintf(stderr, "Usage: %s ip port filename\n", basename(argv[0])); return 1; } const char *ip = argv[1]; int port = atoi(argv[2]); const char *file_name = argv[3]; int filefd = open(file_name, O_RDONLY); assert(filefd > 0); struct stat stat_buf; fstat(filefd, &stat_buf); struct sockaddr_in address; bzero(&address, sizeof(address)); address.sin_family = AF_INET; address.sin_port = htons(port); inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr); int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); assert(sock >= 0); int ret = bind(sock, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)); assert(ret != -1); ret = listen(sock, 5); assert(ret != -1); struct sockaddr_in client; socklen_t client_addrlength = sizeof(client); int connfd = accept(sock, (struct sockaddr*)&client, &client_addrlength); if (connfd < 0) { fprintf(stderr, "errno is: %s\n", strerror(errno)); } else { sendfile(connfd, filefd, NULL, stat_buf.st_size); close(connfd); } close(sock); return 0;}
splice函数
#includessize_t splice(int fd_in, loff_t *off_in, int fd_out, loff_t *off_out, size_t len, unsigned int flags);
fd_in参数是待输入描述符。如果它是一个管道文件描述符，则off_in必须设置为NULL；否则off_in表示从输入数据流的何处开始读取，此时若为NULL，则从输入数据流的当前偏移位置读入。
fd_out/off_out与上述相同，不过是用于输出。
len参数指定移动数据的长度。
flags参数则控制数据如何移动：
- SPLICE_F_NONBLOCK：非阻塞的splice 操作，但实际效果还会受文件描述符本身的阻塞状态的影响。
- SPLICE_F_MORE：给内核一个提示：后续的 splice 系统调用将会有更多的数据传。
- SPLICE_F_MOVE：如果合适的话，按整页内存移动数据。这只是给内核的一个提示。不过，因为它的实现存在BUG，所以自内核2.6.21后，它实际上没有任何效果。
注意：使用splice时， fd_in和fd_out中必须至少有一个是管道文件描述符。
调用成功时返回移动的字节数量；它可能返回0,表示没有数据需要移动，这通常发生在从管道中读数据时而该管道没有被写入的时候。
失败时返回-1，并设置errno。
splice函数可能产生的errno及其含义
| 错误 | 含义 |
| EBADF | 参数所指文件描述符有错 |
| EINVAL | 目标文件系统不支持splice，或者目标文件以追加方式打开，或者两个文件描述符都不是管道文件描述符，或者某个offset参数被用于不支持随机访问的设备（比如字符设备） |
| ENOMEM | 内存不够 |
| ESPIPE | 参数fd_in（或fd_out）是管道文件描述符，而off_in（或off_out）不为NULL |
//使用splice实现的回显服务器#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc, char **argv){ if (argc <= 2) { printf("usage: %s ip port\n", basename(argv[0])); return 1; } const char *ip = argv[1]; int port = atoi(argv[2]); struct sockaddr_in address; bzero(&address, sizeof(address)); address.sin_family = AF_INET; address.sin_port = htons(port); inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr); int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); assert(sock >= 0); int reuse = 1; setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)); int ret = bind(sock, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)); assert(ret != -1); ret = listen(sock, 5); assert(ret != -1); struct sockaddr_in client; socklen_t client_addrlength = sizeof(client); int connfd = accept(sock, (struct sockaddr*)&client, &client_addrlength); if (connfd < 0) { printf("errno is: %s\n", strerror(errno)); } else { int pipefd[2]; ret = pipe(pipefd); //创建管道 assert(ret != -1); //将connfd上的客户端数据定向到管道中 ret = splice(connfd, NULL, pipefd[1], NULL, 32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE); assert(ret != -1); //将管道的输出定向到connfd上 ret = splice(pipefd[0], NULL, connfd, NULL, 32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE); assert(ret != -1); close(connfd); } close(sock); return 0;}
tee函数
#include它的参数与splice相同，但fd_in和fd_out都必须是管道文件描述符，调用成功时返回复制的字节数。返回0表示没有复制任务数据。失败时返回-1，并设置errno。ssize_t tee(int fd_in, int fd_out, size_t len, unsigned int flags);
用tee和splice实现从标准输入到终端和文件的程序：
#include#include #include #include #include #include int main(int argc, char **argv){ if (argc != 2) { fprintf(stderr, "Usage: %s \n", argv[0]); return 1; } uid_t uid = getuid(); uid_t euid = geteuid(); printf("userid: %d, effective userid: %d\n", uid, euid); int filefd = open(argv[1], O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, 0666); assert(filefd > 0); int pipefd_stdout[2]; int ret = pipe(pipefd_stdout); assert(ret != -1); int pipefd_file[2]; ret = pipe(pipefd_file); assert(ret != -1); //将标准输入的内容输出到管道 ret = splice(STDOUT_FILENO, NULL, pipefd_stdout[1], NULL, 32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE); assert(ret != -1); //将管道pipefd_stdout的输出复制到管理pipefd_file的输入端 ret = tee(pipefd_stdout[0], pipefd_file[1], 32768, SPLICE_F_NONBLOCK); assert(ret != -1); //将管道pipefd_file的输出定向到文件描述符filefd上，写入文件 ret = splice(pipefd_file[0], NULL, filefd, NULL, 32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE); assert(ret != -1); //将管道pipefd_stdout的输出定向到标准出， 其内容和写入文件的内容一致 ret = splice(pipefd_stdout[0], NULL, STDOUT_FILENO, NULL, 32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE); assert(ret != -1); close(filefd); close(pipefd_file[0]); close(pipefd_file[1]); close(pipefd_stdout[0]); close(pipefd_stdout[1]); return 0;}