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Linux编程之select 详解

[日期:2017-06-29] 来源:Linux社区  作者:skyfsm [字体: ]

select系统调用的的用途是:在一段指定的时间内,监听用户感兴趣的文件描述符上可读、可写和异常等事件。

select 机制的优势

为什么会出现select模型?

先看一下下面的这句代码:

int iResult = recv(s, buffer,1024);

这是用来接收数据的,在默认的阻塞模式下的套接字里,recv会阻塞在那里,直到套接字连接上有数据可读,把数据读到buffer里后recv函数才会返回,不然就会一直阻塞在那里。在单线程的程序里出现这种情况会导致主线程(单线程程序里只有一个默认的主线程)被阻塞,这样整个程序被锁死在这里,如果永 远没数据发送过来,那么程序就会被永远锁死。这个问题可以用多线程解决,但是在有多个套接字连接的情况下,这不是一个好的选择,扩展性很差。

再看代码:

int iResult = ioctlsocket(s, FIOBIO, (unsigned long *)&ul);
iResult = recv(s, buffer,1024);

这一次recv的调用不管套接字连接上有没有数据可以接收都会马上返回。原因就在于我们用ioctlsocket把套接字设置为非阻塞模式了。不过你跟踪一下就会发现,在没有数据的情况下,recv确实是马上返回了,但是也返回了一个错误:WSAEWOULDBLOCK,意思就是请求的操作没有成功完成。

看到这里很多人可能会说,那么就重复调用recv并检查返回值,直到成功为止,但是这样做效率很成问题,开销太大。

select模型的出现就是为了解决上述问题。
select模型的关键是使用一种有序的方式,对多个套接字进行统一管理与调度 。

如上所示,用户首先将需要进行IO操作的socket添加到select中,然后阻塞等待select系统调用返回。当数据到达时,socket被激活,select函数返回。用户线程正式发起read请求,读取数据并继续执行。

从流程上来看,使用select函数进行IO请求和同步阻塞模型没有太大的区别,甚至还多了添加监视socket,以及调用select函数的额外操作,效率更差。但是,使用select以后最大的优势是用户可以在一个线程内同时处理多个socket的IO请求。用户可以注册多个socket,然后不断地调用select读取被激活的socket,即可达到在同一个线程内同时处理多个IO请求的目的。而在同步阻塞模型中,必须通过多线程的方式才能达到这个目的。

select流程伪代码如下:

{
    select(socket);
    while(1) 
    {
        sockets = select();
        for(socket in sockets) 
        {
            if(can_read(socket)) 
            {
                read(socket, buffer);
                process(buffer);
            }
        }
    }
}

select相关API介绍与使用

#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int select(int maxfdp, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,struct timeval *timeout);

参数说明:

maxfdp:被监听的文件描述符的总数,它比所有文件描述符集合中的文件描述符的最大值大1,因为文件描述符是从0开始计数的;

readfds、writefds、exceptset:分别指向可读、可写和异常等事件对应的描述符集合。

timeout:用于设置select函数的超时时间,即告诉内核select等待多长时间之后就放弃等待。timeout == NULL 表示等待无限长的时间

timeval结构体定义如下:

struct timeval
{      
    long tv_sec;   /*秒 */
    long tv_usec;  /*微秒 */   
};

返回值:超时返回0;失败返回-1;成功返回大于0的整数,这个整数表示就绪描述符的数目。

以下介绍与select函数相关的常见的几个宏:

#include <sys/select.h>   
int FD_ZERO(int fd, fd_set *fdset);   //一个 fd_set类型变量的所有位都设为 0
int FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);  //清除某个位时可以使用
int FD_SET(int fd, fd_set *fd_set);   //设置变量的某个位置位
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); //测试某个位是否被置位

select使用范例:
当声明了一个文件描述符集后,必须用FD_ZERO将所有位置零。之后将我们所感兴趣的描述符所对应的位置位,操作如下:

fd_set rset;   
int fd;   
FD_ZERO(&rset);   
FD_SET(fd, &rset);   
FD_SET(stdin, &rset);

然后调用select函数,拥塞等待文件描述符事件的到来;如果超过设定的时间,则不再等待,继续往下执行。

select(fd+1, &rset, NULL, NULL,NULL);

select返回后,用FD_ISSET测试给定位是否置位:

if(FD_ISSET(fd, &rset)   
{ 
    ... 
    //do something  
}

下面是一个最简单的select的使用例子:

#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    fd_set rd;
    struct timeval tv;
    int err;
    

    FD_ZERO(&rd);
    FD_SET(0,&rd);
    
    tv.tv_sec = 5;
    tv.tv_usec = 0;
    err = select(1,&rd,NULL,NULL,&tv);
    
    if(err == 0) //超时
    {
        printf("select time out!\n");
    }
    else if(err == -1)  //失败
    {
        printf("fail to select!\n");
    }
    else  //成功
    {
        printf("data is available!\n");
    }

    
    return 0;
}

我们运行该程序并且随便输入一些数据,程序就提示收到数据了。

更多详情见请继续阅读下一页的精彩内容http://www.linuxidc.com/Linux/2017-06/145303p2.htm

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