【UNP_socket编程】I/O复用函数:select与poll

1.I/O复用简介

I/O复用指定是进程需要具备一种告知内核的能力：使得内核发现进程指定的一个或多个I/O条件就绪（即输入或输出已经准备好被读取，或者描述符已经能承载更多的输出），它就通知进程。这个能力是通过select和poll函数来支持的。

I/O复用典型的应用场景：

• 当客户处理多个描述符（通常为交互式输入与网络套接字）时
• 当一个客户同时处理多个套接字
• 如果一个TCP服务器既要处理监听套接字，又要处理已连接套接字
• 如果一个服务器既要处理TCP，又要处理UDP
• 如果一个服务器要处理多个服务或者多个协议

2.I/O模型

• 阻塞式
• 非阻塞式
• I/O复用
• 信号驱动
• 异步I/O

3.select函数的使用

3.1函数原型

	#include
	int select(int nfds, fd_set *restrict readfds,fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict errorfds,
           struct timeval *restrict timeout);

3.2 返回值

• 负值：select错误
• 正值：某些文件可读写或出错 0：等待超时，没有可读写或错误的文件

3.3传入参数

• int n:是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1，不能错！在Windows中这个参数的值无所谓，可以设置不正确。
• fd_set*readfds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的读变化的，即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了，如果这个集合中有一个文件可读，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可读，如果没有可读的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。
• fd_set*writefds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的写变化的，即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了，如果这个集合中有一个文件可写，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可写，如果没有可写的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的写变化。
• fd_set *errorfds同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常。
• struct timeval *timeout是select的超时时间，这个参数至关重要，它可以使select处于三种状态，第一，若将NULL以形参传入，即不传入时间结构，就是将select置于阻塞状态，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；第二，若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的非阻塞函数，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；第三，timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即select在timeout时间内阻塞，超时时间之内有事件到来就返回了，否则在超时后不管怎样一定返回，返回值同上述。如果参数timeout设为NULL则表示select（）没有timeout。

3.4如何设置传入参数fd_set

	#include
	
	fd_set allFd;//定义fd_set变量
	
	FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；//用来清除描述词组set中相关fd的位
	
	FD_ISSET(int fd,fd_set *set)；//用来测试描述词组set中相关fd的位是否为真
	
	FD_SET（int fd,fd_set*set）；//用来设置描述词组set中相关fd的位
	
	FD_ZERO（fd_set *set）；//用来清除描述词组set的全部位

3.5select使用

• 创建fd_set类型的变量。
• 利用FD_ZERO清除变量set的全部位
• 利用FD_SET设置想要检测的描述符
• 阻塞于select
• select返回后，根据其返回值判断有几个描述符应该处理，然后利用FD_ISSET测试哪些描述符需要处理，并做相应的处理
• 如果上一步处理完后，不在需要检测此描述符，则利用FD_CLR清除该描述符
• 返回第三步

3.6错误代码

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，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。

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

4.poll函数的使用

poll提供的功能与select类似，不过在处理流设备时，它能够提供额外的信息。

4.1函数原型

	#include 

	int poll(struct pollfd fd[], nfds_t nfds, int timeout);

4.2参数说明

• 第一个参数:一个结构数组,struct pollfd结构如下：

　　struct pollfd{
	　　int fd;              //文件描述符
	　　short events;    //请求的事件
	　　short revents;   //返回的事件
　　};

events和revents是通过对代表各种事件的标志进行逻辑或运算构建而成的。events包括要监视的事件，poll用已经发生的事件填充revents。poll函数通过在revents中设置标志肌肤POLLHUP、POLLERR和POLLNVAL来反映相关条件的存在。不需要在events中对于这些标志符相关的比特位进行设置。如果fd小于0， 则events字段被忽略，而revents被置为0.标准中没有说明如何处理文件结束。文件结束可以通过revents的标识符POLLHUN或返回0字节的常规读操作来传达。即使POLLIN或POLLRDNORM指出还有数据要读，POLLHUP也可能会被设置。因此，应该在错误检验之前处理正常的读操作。

poll函数的事件标志符值

常量	说明
POLLIN	普通或优先级带数据可读
POLLRDNORM	普通数据可读
POLLRDBAND	优先级带数据可读
POLLPRI	高优先级数据可读
POLLOUT	普通数据可写
POLLWRNORM	普通数据可写
POLLWRBAND	优先级带数据可写
POLLERR	发生错误
POLLHUP	发生挂起
POLLNVAL	描述字不是一个打开的文件

注意：后三个只能作为描述字的返回结果存储在revents中，而不能作为测试条件用于events中。

• 第二个参数nfds：要监视的描述符的数目。
• 最后一个参数timeout：是一个用毫秒表示的时间，是指定poll在返回前没有接收事件时应该等待的时间。如果 它的值为-1，poll就永远都不会超时。如果整数值为32个比特，那么最大的超时周期大约是30分钟。