I/O复用一：select

I/O复用

关于I/O复用：见文章Unix下的I/O模型

select函数

该函数准许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发生，并只在有一个或多个事件发生或经历一段指定的时间后才唤醒。

#include 
#include 

int select(int maxfdp1, 
           fd_set *readset, 
           fd_set *writeset, 
           fd_set *exceptset,
           const struct timeval *timeout);
      
    若有描述符就绪，则返回其数目，若超时则为0， 若出错则为-1.

• 第一个参数
  maxfdp1 是待测最大描述符加1，描述符0、1、2......maxfdp1-1均将被轮询。

• 第二，三，四参数
  fd_set结构可以理解为一个集合，这个集合中存放的是需要被监听的文件描述符。
  readset、writeset和exceptset指定我们要让内核测试读、写和异常条件的描述符集合。如果对某一类的条件不感兴趣，就可以把它设为空指针。

  可以通过下面4个宏编辑描述符集合：

  fd_set rset;
  
  FD_ZERO(&rset);
  FD_SET(1, &rset);
  FD_CLR(1, &rset);
  FD_ISSET(1, &rset);
  

• 第5个参数：超时控制

  struct timeval {
      long tv_sec;      //秒 [long int]
      long tv_usec;     //微秒 [long int]
  };
  

  这个参数有以下3个可能：

  • 永远等待下去，仅在一个描述符准备好I/O才返回，将其设置为NULL即可。

  • 等待一段固定的时间：在有一个描述符准备好I/O时返回，但不超过timeval规定的时间

  • 根本不等待，检查描述符后立即返回。该参数指定一个timeval结构，其中定时器值必须为0。

描述符就绪条件

• 准备好读（针对socket）
  • 该套接字接收缓冲区的数据字节数 >= 套接字接收缓冲区低水位标记的当前大小。(关于"套接字接收缓冲区低水位标记"参见套接字选项)
  • 该连接的读半部关闭，也就是接收了FIN得TCP连接
  • 该套接字是一个监听套接字，准备好新的连接
  • 其上有一个套接字错误待处理
• 准备好写（针对socket）
  • 该套接字发送缓冲区能够的可用空间字节数 >= 套接字发送缓冲区低水位标记的当前大小。(关于"套接字发送缓冲区低水位标记"参见套接字选项)
  • 该连接的写半部关闭，对这样的套接字的写操作将会产生SIGPIPE错误
  • 使用非阻塞式connect的套接字已建立连接，或者connect以失败告终
  • 其上有一个套接字错误待处理
• 异常
  目前异常条件仅支持2个：
  • 某个套接字带外数据到达
  • ......

使用注意

• 描述符集的初始化非常重要，没有初始化，那么其值无法预料。
• 当我们用FD_ISSET宏来测试fd_set的数据类型中的文件描述符。描述符集内任何未就绪描述符对应的位返回时均被清零。为此，每次重新调用select函数时，我们得再次把描述符集内所关心的位置为1。

• 代码示例：
  回射服务器中客户采用select。管理2个fd，一个是socket，一个是标准输入。

  void str_cli(FILE* fp, int sockfd)
  {
    fd_set rset;
    int maxfdp1;
    char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];
    
    FD_ZERO(&rset);  // 描述符集的初始化非常重要
    for ( ; ; ) {
        // 每次重新调用select函数时，我们得再次把描述符集内所关心的位置为1。
        FD_SET(fileno(fp), &rset);  
        FD_SET(sockfd, &rset);
        maxfdp1 = max(fileno(fp), sockfd) + 1;
        
        select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL);
        
        // 套接字文件描述符准备好读
        if ( FD_ISSET(sockfd, &rset)) {    
            if (readline(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0)
                err_quit("str_cli: server terminated prematurely");
            fputs(recvline, stdout);
        }
  
        // 标准输入描述符准备好读
        if ( FD_ISSET(fileno(fp), &rset))  {
            if (fgets(sendline, MAXLINE, fp) == NULL)
                return;
            write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
        }
     }
  }
  

缺点

• select如果任何一个sock(IO stream)出现了数据，select就会返回，但是并不会告诉你是哪个sock上有数据，还需要自己线性扫描。
• select会修改传入的参数数组，所以每次要重新设置。
• select 只能监视1024个链接，参见定义在FD_SETSIZE
• select 不是线程安全的

参考资料
[1]《UNIX 网络编程》3th [美] W.Richard Stevens，Bill Fenner，Andrew M. Rudoff
[2] http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2013/08/14/3258674.html