I/O多路轉接之select

什麼是select？

首先它是系統調用，系統提供它用來實現多路複用輸入/輸出模型。利用它可以讓我們的程序來監視多個文件句柄。程序會停在select這裏等待,直到被監視的文件句柄有一個或多個發生了狀態改變。

         

參數nfds代表要監聽的文件描述符的最大值加1。接下來三個參數分別表示要監聽事件對應的文件描述符集：可讀文件描述符的集合,可寫文件描述符的集合及異
常文件描述符的集合。與之相匹配的有一組宏：

         

FD_CLR(inr fd,fd_set* set);用來清除描述詞組set中相關fd 的位
FD_ISSET(int fd,fd_set *set);用來測試描述詞組set中相關fd 的位是否爲真
FD_SET(int fd,fd_set*set);用來設置描述詞組set中相關fd的位
FD_ZERO(fd_set *set);用來清除描述詞組set的全部位
參數timeout爲結構timeval,用來設置select()的等待時間,其結構定義如下:

         

如果參數timeout設爲:
NULL:則表示select()沒有timeout,select將一一直被阻塞,直到某個文件描述符上發生了
事件。
0:僅檢測描述符集合的狀態,然後立即返回,並不等待外部事件的發生。
特定的時間值:如果在指定的時間段裏沒有事件發生,select將超時返回。

函數返回值:
執行行成功則返回文文件描述詞狀態已改變的個數；如果返回0代表在描述詞狀態改變前已超過timeout時間,沒有返回;當有錯誤發生生時則返回-1,錯誤原因存於errno,此時參數readfds,writefds,exceptfds和timeout的值變成不可預測。錯誤值可能爲:

EBADF 文文件描述詞爲無無效的或該文文件已關閉；EINTR 此調用用被信號所中斷；EINVAL 參數n 爲負值；ENOMEM 核心內存不足。

select缺點:

(1)每次調用select,都需要把fd集合從用戶態拷貝到內核態,這個開銷在fd很多時會很大
(2)同時每次調用select都需要在內核遍歷傳遞進來的所有fd,這個開銷在fd很多時也很大
(3)select支持的文件描述符數量太小了,默認是1024

示例：

server：

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

int fds[64];
const int fds_nums = sizeof(fds) / sizeof(fds[0]);
static int startup(const char *_ip, int _port)
{
	int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if ( sock < 0 )
	{
		perror("scoket");
		exit(2);
	}
	

	struct sockaddr_in local;
	local.sin_family = AF_INET;
	local.sin_port = htons(_port);
	local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip);

	if (bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)))
	{
		perror("bind");
		exit(3);
	}

	if ( listen(sock, 5) < 0 )
	{
		perror("listen");
		exit(4);
	}
	
	return sock;
}

static void usage(const char *proc)
{
	printf("Usage: %s [ip] [port]\n", proc);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	if (argc != 3)
	{
		usage(argv[0]);	
		exit(1);
	}
		

	int i = 0;
	for (; i < fds_nums; ++i)
	{
		fds[i] = -1;
	}
	
	int listen_sock = startup(argv[1], atoi(argv[2]));
	
	int opt = 1;
	setsockopt(listen_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

	fd_set rset;
	FD_ZERO(&rset);
	FD_SET(listen_sock, &rset);

	fds[0] = listen_sock;
	
	int done = 0;
	while (!done)
	{
		int max_fd = -1;
		for (i = 0; i < fds_nums; ++i)
		{
			if (fds[i] > 0)
			{
				FD_SET(fds[i], &rset);
				max_fd = max_fd > fds[i] ? max_fd:fds[i];
			}
		}

		struct timeval timeout = {5, 0};
		switch(select(max_fd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL/*&timeout*/))
		{
		case 0:
			printf("timeout...\n");
			break;
		case -1:
			perror("select");
			break;
		default:
			{
				for(i = 0; i < fds_nums; ++i)
				{
					if (i==0 && FD_ISSET(listen_sock, &rset))
					{
						//some fds ready for io
						struct sockaddr_in peer;
						socklen_t len = sizeof(peer);
						int new_fd = accept(listen_sock, (struct sockaddr*)&peer, &len);
						if (new_fd > 0)
						{
							int j = 0;
							printf("get a new client: socket:%s:%d\n", inet_ntoa(peer.sin_addr), ntohs(peer.sin_port));
							for (j = 0; j < fds_nums; ++j)
							{
								if (fds[j] == -1)
								{
									fds[j] = new_fd;
									break;
								}
							}
							if (j == fds_nums)
							{
								close(new_fd);
							}

						}
					}	
					else
					{
						if (FD_ISSET(fds[i], &rset))
						{
							char buf[1024];
							memset(buf, '\0', sizeof(buf));
							ssize_t _s = read(fds[i], buf, sizeof(buf) - 1);
							if (_s > 0)
							{
								printf("client# %s\n", buf);
							}
							else if (_s == 0)
							{
								printf("client close...\n");
								close(fds[i]);
								fds[i] = -1;
							}
							else
							{
								printf("error...\n");
							}
						}
					}
				} // for
			}
			break;
		}
	}
	
	return 0;
}

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