网络编程I/O多路复用模型之select(一)

教程发布:风哥 教程分类:ITPUX技术网 更新日期:2022-02-12 浏览学习:170

本帖最后由 lidongwei 于 2015-2-3 16:26 编辑

原理:
select函数会等待,直到描述符句柄中有可用资源(可读、可写、异常)时返回,返回值是可用资源(可读/可写/异常等)描述符的个数(>0),0代表超时,-1代表错误。具体到内核大致是:当应用程序调用select() 函数, 内核就会相应调用 poll_wait(), 把当前进程添加到相应设备的等待队列上,然后将该应用程序进程设置为睡眠状态。直到该设备上的数据可以获取,然后调用wake_up()唤醒该应用程序进程。select每次轮训都会遍历所有描述符句柄。

函数接口:
int select(int max_fd,fd_set * readfds,fd_set * writefds,fd_set * exceptfds,struct timeval * timeout);
max_fd :fd+1
readfds :可读描述符句柄
writefds :可写描述符句柄
exceptfds:异常描述符句柄
timeout :超时时间
select函数的参数将告诉内核:
(1)我们所关心的对应描述符句柄
(2)对于每个描述符我们所关心的条件,是否可读,是否可写或是否异常
(3)希望等待多长时间,struct timeval * timeout
struct timeval{
long tv_sec; /*秒 */
long tv_usec; /*微秒 */
}
timeout == NULL 等待无限长的时间;
timeout->tv_sec == 0 &&timeout->tv_usec == 0不等待,直接返回;
timeout->tv_sec !=0 ||timeout->tv_usec!= 0 等待指定的时间,超时后返回0,表示在一定时间内没有可用资源的描述符。

一个描述符句柄保存在fd_set类型中,fd_set类型变量每一位代表了一个描述符。我们也可以认为它只是一个由很多二进制位构成的数组。
fd_set类型变量是一下几个宏来控制它:
#include
int FD_ZERO(int fd, fd_set *fdset); --将一个fd_set类型变量所有位设置为0
int FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); --将fd_set类型变量中对应fd删除
int FD_SET(int fd, fd_set *fd_set); --将fd添加到fd_set类型变量中,进而将fd_set类型变量的对应的位置位
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); --fd是否在fd_set类型变量中,对应为1说明资源可用

select函数执行结果:执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数,如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间,没有返回;当有错误发生时则返回-1,错误原因存于errno,此时参数readfds,writefds,exceptfds和timeout的值变成不可预测。错误
值可能为:
EBADF 文件描述词为无效的或该文件已关闭
EINTR 此调用被信号所中断
EINVAL 参数n 为负值。
ENOMEM 核心内存不足

从http://blog.csdn.net/lingfengtengfei/article/details/12392449]http://blog.csdn.net/lingfengtengfei/article/details/12392449中摘取“理解select模型:”
理解select模型:
理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便,取fd_set长度为1字节,fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
(1)执行fd_set set;FD_ZERO(&set);则set用位表示是0000,0000。
(2)若fd=5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)
(3)若再加入fd=2,fd=1,则set变为0001,0011
(4)执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
(5)若fd=1,fd=2上都发生可读事件,则select返回,此时set变为0000,0011。注意:没有事件发生的fd=5被清空。
基于上面的讨论,可以轻松得出select模型的特点:
(1)可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。我这边服务器上sizeof(fd_set)=512,每bit表示一个文件描述符,则我服务器上支持的最大文件描述符是512*8=4096。据说可调,另有说虽然可调,但调整上限受于编译内核时的变量值。
(2)将fd加入select监控集的同时,还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd,一是用于再select返回后,array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空,则每次开始 select前都要重新从array取得fd逐一加入(FD_ZERO最先),扫描array的同时取得fd最大值maxfd,用于select的第一个参数。
(3)可见select模型必须在select前循环array(加fd,取maxfd),select返回后循环array(FD_ISSET判断是否有时间发生)。

下面具体举个简单例子。
功能实现:
服务器回复从客户端接收到的数据-->回显数据

[mw_shl_code=applescript,true]#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

/*************************
*用于返回最大文件描述值
*
*************************/
int max_fd(int a[], int num)
{
int max = -1;
int i = 0;
for(i = 0; i < num; i++) { if(a > max)
{
max = a;

}
}

return max;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd = 0;
int confd = 0;
int i = 0, j = 0;
fd_set fd_read[2];
int clifd[FD_SETSIZE]; /*存放监听以及已与客户连接的套接字*/
int fd_count = 0; /*已经连接的套接字个数*/
struct sockaddr_in seradd, cliadd;
int fd_ret = 0;
socklen_t cli_len = sizeof(cliadd);
char readbuf[1024];
char writebuf[1024];
/*create sock;*/
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /*此套接字是阻塞的*/
if(sockfd < 0) { perror("sock create fail !!"); exit(-1); } seradd.sin_family = AF_INET; seradd.sin_port = htons(8080); seradd.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*bind*/ if(-1 == (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&seradd, sizeof(struct sockaddr)))) { perror("bind error"); exit(-1); } /*listen*/ if(-1 == (listen(sockfd, 5))) { perror("listen error"); exit(-1); } //memset(&fd_read[0],0,sizeof(fd_read[0])); FD_ZERO(&fd_read[0]); /*清空fd_read[0]所有位*/ FD_SET(sockfd, &fd_read[0]); /*将sockfd添加到fd_read[0]描述集中,也就是说将sockfd对应的fd_read[0]位中置位*/ for(i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) { clifd[i] = -1; } clifd[0] = sockfd; printf("--ser start work---\n"); while(1) { FD_ZERO(&fd_read[1]); fd_read[1] = fd_read[0]; /*每次select后,没有达到条件的描述将被清空,所以每次都需要重新赋值*/ /*进程将阻塞在select函数处,直到在整个队列中有读描述符可用为止,个人理解--内核检测整个队列,然后将可用的描述符返回(一个或多个,一个没有时将阻塞)*/ fd_ret = select(max_fd(clifd, FD_SETSIZE) + 1, &fd_read[1], NULL, NULL, NULL); /*我们只关心读描述符集*/ if(fd_ret < 0) { perror("select error"); } else if(fd_ret > 0)
{
/*是监听套接字可读*/
if(FD_ISSET(sockfd, &fd_read[1]) && (fd_count < FD_SETSIZE - 1)) { confd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cliadd, &cli_len); /*获取与客户端连接套接字*/ if(-1 == confd) { perror("confd error"); } for(i = 1; i < FD_SETSIZE; i++) { if(clifd[i] == -1) { clifd[i] = confd; /*将获得新连接套接字放到clifd数组中*/ FD_SET(confd, &fd_read[0]); /*将获得新连接套接字添加到读描述集中*/ fd_count++; break; } } } /*连接套接字可读*/ for(j = 1; j < FD_SETSIZE; j++) { if(FD_ISSET(clifd[j], &fd_read[1])) { /*从clifd套接字中读取数据*/ if(read(clifd[j], readbuf, sizeof(readbuf)) <= 0) { perror("read data error"); FD_CLR(clifd[j], &fd_read[0]); /*将clifd[j]描述从读描述符集中删除*/ close(clifd[j]); /*关闭该套接字*/ clifd[j] = -1; fd_count--; continue; } strcpy(writebuf, readbuf); printf("read data:%s\n", readbuf); if(write(clifd[j], writebuf, sizeof(writebuf)) <= 0) { perror("write data error"); FD_CLR(clifd[j], &fd_read[0]); close(clifd[j]); clifd[j] = -1; fd_count--; continue; } } } } } }[/mw_shl_code][i][i][i][i][i][i] 注意:在使用select函数时,请注意一下几点 1,select第一个参数是最大描述加1; 2,描述集中在每次select后都要重新赋值,select函数会把不符合条件的对应位清空; 3,如果有时间参数,在超时后,时间参数都必须重新赋值,否则会一直超时。 参考博客: http://blog.chinaunix.net/uid-21275705-id-224351.html]http://blog.chinaunix.net/uid-21275705-id-224351.html http://blog.csdn.net/lingfengtengfei/article/details/12392449]http://blog.csdn.net/lingfengtengfei/article/details/12392449 http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2009/05/03/1109887.shtml]http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2009/05/03/1109887.shtml

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