Select函数源码剖析

I/O复用函数——select

select是最基础的IO复用函数，对于其实现，做了一定的了解，记录如下：

1. 源码一进来就可以发现，它的事件是通过宏来实现的
   #define FDS_IN(fds, n) (fds->in + n) //读事件
   #define FDS_OUT(fds, n) (fds->out + n) //写事件
   #define FDS_EX(fds, n) (fds->ex + n) //异常事件
   #define BITS(fds, n) (FDS_IN(fds, n)|FDS_OUT(fds, n)|*FDS_EX(fds, n))//通过一个位图可以同时监听三种事件

   • 这就是位图本来的样子

     typedef struct {
     unsigned long *in, *out, *ex;
     unsigned long *res_in, *res_out, *res_ex;
     } fd_set_bits;

2. 这是select的函数主体

   int do_select(int n, fd_set_bits *fds, long *timeout);

3. 首先找出最大的文件描述符

      spin_lock(¤t->files->file_lock);
      retval = max_select_fd(n, fds);
      spin_unlock(¤t->files->file_lock);
      
      if (retval < 0)
             return retval; //如果最大值还是小于0，报错
      n = retval; //将n设置成它最大值加1    

   • 这里可以看一下max_select_fd()函数，目的是找出最大的fd的值+1

           static int max_select_fd(unsigned long n, fd_set_bits *fds)
           {
                 unsigned long *open_fds;
               unsigned long set;
               int max;
               
               /* handle last in-complete long-word first */
               set = ~(~0UL << (n & (__NFDBITS-1))); //将传入的n最高位往后取1（究竟有多少要检查的fd）
               n /= __NFDBITS; //类似于哈希函数一样，对n取一个下标位置
                open_fds = current->files->open_fds->fds_bits+n; //打开fd
                max = 0; 
                if (set) {
                   set &= BITS(fds, n); //寻找一下n在fds位图中的位置
                   if (set) { //如果在容器中已经存在
                       if (!(set & ~*open_fds))  //检查一下文件是不是已经打开？
                           goto get_max; //打开都OK的话那么找到最大值开始遍历吧
                       return -EBADF;
                   }
                  }
                  //开始遍历
                  while (n) {
                   open_fds--;
                   n--;
                   set = BITS(fds, n); //检查在n处有没有注册的fd
                   if (!set) //如果没有，抬走下一位
                       continue;
                   if (set & ~*open_fds) //如果有，但是文件没有打开的话报错
                       return -EBADF;
                   if (max) //
                       continue;
                get_max:
                      do {
                          max++;
                          set >>= 1;
                      } while (set); //max出来是最高fd的位数加1
                      max += n * __NFDBITS; //max出来是最大fd的值加一
                  }
              
                  return max;
                }

4. 进行初始化变量

      poll_initwait(&table);
      wait = &table.pt;
      if (!__timeout) //如果没有超时的话，wait置空
          wait = NULL;
      retval = 0;

5. 核心部分

   for (;;) {
           unsigned long *rinp, *routp, *rexp, *inp, *outp, *exp;
   
           set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);//将此进程设为可中断阻塞
   
           inp = fds->in; outp = fds->out; exp = fds->ex;
           rinp = fds->res_in; routp = fds->res_out; rexp = fds->res_ex;
           
           //核心中的核心……………………词穷。。。真正开始遍历
           for (i = 0; i < n; ++rinp, ++routp, ++rexp) {
               unsigned long in, out, ex, all_bits, bit = 1, mask, j;
               unsigned long res_in = 0, res_out = 0, res_ex = 0;
               struct file_operations *f_op = NULL;
               struct file *file = NULL;
   
               in = *inp++; out = *outp++; ex = *exp++;
               all_bits = in | out | ex; //所有注册事件
               if (all_bits == 0) {   i += __NFDBITS;
                   continue;
                }
   
               for (j = 0; j < __NFDBITS; ++j, ++i, bit <<= 1) {
                   if (i >= n) //到了最大描述符+1的位置，循环结束
                       break;
                   if (!(bit & all_bits)) //如果当前位置没有注册，进入下一次
                       continue;
                   file = fget(i); //拿取当前的文件描述符
                   if (file) { //检测三种事件
                       f_op = file->f_op;
                       mask = DEFAULT_POLLMASK;
                       if (f_op && f_op->poll)
                           mask = (*f_op->poll)(file, retval ? NULL : wait);
                       fput(file);
                       if ((mask & POLLIN_SET) && (in & bit)) {
                           res_in |= bit;
                           retval++;
                       }
                       if ((mask & POLLOUT_SET) && (out & bit)) {
                           res_out |= bit;
                           retval++;
                       }
                       if ((mask & POLLEX_SET) && (ex & bit)) {
                           res_ex |= bit;
                           retval++;
                       }
                   }
                   cond_resched();
               }
               if (res_in)
                   *rinp = res_in;
               if (res_out)
                   *routp = res_out;
               if (res_ex)
                   *rexp = res_ex;
           }
           
           //循环退出部分
           wait = NULL;
           //对所有的文件描述符进行询问后，检查是否有事件就绪、超时或者收到信号，就跳出循环
           if (retval || !__timeout || signal_pending(current))
               break;
           //检查是否出错，如果出错，就跳出循环
           if(table.error) {
               retval = table.error;
               break;
           }
           __timeout = schedule_timeout(__timeout);
           
           //继续当前进程
           __set_current_state(TASK_RUNNING);
           //释放位图
           poll_freewait(&table);
           //更新超时时间
           *timeout = __timeout;
           return retval;
       }

---

源码剖析就到这了，流程总结一下：

1. selectIO复用函数，首先需要定义位图（struct fd_set），如果有超时事件还需要超时结构（struct timeval）。
2. 首先必须对容器进行清空！——（FD_ZERO(fds)），利用FD_SET(fd, fds)来添加好描述符，做好准备工作
3. 调用int select(int maxfdp1,fd_set readset,fd_set writeset,fd_set exceptset,const struct timeval timeout); 返回值会返回就绪描述符的数目，超时返回0，出错返回-1。
4. 检测具体是否有数据流动FD_ISSET(fd,&fds);