socket何时处于”读就绪状态“？---通过“应用程序大爷"和"内核孙子"对话再看重要的select函数的用法

      前面， 我已经陆续介绍过select函数的一些零碎知识， 在本文中，我们来讨论这样一个问题：socket何时处于读就绪状态？ 其实主要讨论select函数， 毕竟socket的读就绪状态会导致select函数立即返回。select函数的重要性不言而喻， 我在这里就不再强调了。 需要注意的是： Windows环境下的select和Linux环境下的select大同小异， 为了便于叙述和实战， 我们以Windows下的select函数为例。

      我们再次来复习一下select函数的原型吧：int PASCAL FAR select( int nfds, fd_set FAR* readfds,　fd_set FAR* writefds, fd_set FAR* exceptfds,　const struct timeval FAR* timeout);

     nfds：是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，在Linux中必须是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，会被忽略。
     readfds：（可选）指针，指向一组等待可读性检查的套接口。
     writefds：（可选）指针，指向一组等待可写性检查的套接口。
     exceptfds：（可选）指针，指向一组等待错误检查的套接口。
     timeout：select()最多等待时间，对阻塞操作则为NULL。

     那么， select函数有什么作用呢？何时返回呢？  下面是应用程序（程序员写的， 比如你， 我）和操作系统内核（微软的一些人写的）之间的精彩对话

      内核： 应用程序大爷， 您好， 我提供了一个名叫select的函数， 供你用， 你爱咋调用就咋调用， 具体怎么用， 请见select函数原型说明。 大爷， 您只需要负责下发命令即可， 我负责执行。

      应用程序： 喂， 内核孙子， 我要调用你提供的select函数了， 听说你可以帮我去监测一些我感兴趣的描述符的状态？ 一旦处于所谓的就绪状态（比如读就绪状态）， 你可以报告给我， 对么？

     内核： 是的， 大爷。

       应用程序： 那好， 我要你去监测一些事件（比如读就绪状态）， 等待某个事件发生， 如果这个事件发生， 那你就好通知我。 否则，有你好受的。

      内核： 好的， 大爷。 那要是大爷您定义的这个事件（比如读就绪状态）一直不发生呢？ 我建议大爷您再定义一个超时时间， 如果在这个时间内没有发生， 我给大爷您报一个超时的信息。 你看看我提供的select函数， 最后一个时间参数就是特别为您准备的。

       应用程序： 你这个孙子很乖啊， 知道大爷我没有耐心， 主动给我报超时， 好吧， 那我就给你下发一个超时时间。 如果在超时时间内我定义的事件（比如读就绪状态）没有发生， 你务必通知到我， 否则， 没有否则！

      内核： 一定一定。哦， 对了， 大爷， 既然我们已经沟通好了， 那我们就尝试着实战交流沟通一下吧。

       应用程序： 好的， 好孙子。

      好吧， 精彩对话已经对完了， 我们来看看socket何时处于读就绪状态？（当socket处于读就绪状态时， select函数会立即返回）

      server1.cpp为：

#include 
#include  // winsock接口
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") // winsock实现

int main()
{
	WORD wVersionRequested;  // 双字节，winsock库的版本
	WSADATA wsaData;         // winsock库版本的相关信息
	
	wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1); // 0x0101 即:257
	
	// 加载winsock库并确定winsock版本，系统会把数据填入wsaData中
	WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

	// AF_INET 表示采用TCP/IP协议族
	// SOCK_STREAM 表示采用TCP协议
	// 0是通常的默认情况
	unsigned int sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	SOCKADDR_IN addrSrv;

	addrSrv.sin_family = AF_INET; // TCP/IP协议族
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY; 
	addrSrv.sin_port = htons(8888); // socket对应的端口

	// 将socket绑定到某个IP和端口（IP标识主机，端口标识通信进程）
	bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));

	// 将socket设置为监听模式，5表示等待连接队列的最大长度
	listen(sockSrv, 5);

	SOCKADDR_IN addrClient;  
    int len = sizeof(SOCKADDR);  

	unsigned int sockConn = accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient, &len);


	int flag = 0;
	scanf("%d", &flag);

	if(1 == flag)
	{
		char sendBuf[100] = "hello";
		send(sockConn, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0); // 发送数据到客户端，最后一个参数一般设置为0	
	}

	if(2 == flag)
	{
		closesocket(sockConn);	
	}

	if(3 == flag)
	{
		closesocket(sockSrv);
	}

	if(4 == flag)
	{
		WSACleanup();
	}

	while(1);

	return 0;
}

      client1.cpp为：

#include 
#include 
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1);
	
	WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

	SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(8888);
	
	int ret = connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
	
	fd_set read_set;
	struct timeval t;
	FD_ZERO(&read_set); 
	FD_SET(sockClient, &read_set); 
	t.tv_sec = 20; 
	t.tv_usec = 0;

	while(1)
	{
		ret = select(-1, &read_set, NULL, NULL, &t);
		printf("ret is %d\n", ret);
		Sleep(1000);
	}

	closesocket(sockClient);
	WSACleanup();

	return 0;
}

      

     实战开始啦：

     1.  开启服务端， 再开启客户端， 然后啥也不干， 过约20秒后， 客户端的select才返回0.    看来， 内核没有撒谎， 没有事件发生的时候， 超过20秒后， 确实如实把情况反馈给了应用程序， 真的很乖。 好， 我们关闭服务端和客户端。

    2.  开启服务端， 再开启客户端。 我们在服务端让flag为1， 发送数据， 制造客服端的可读就绪状态， 我们看到， 客户端的select函数立即返回了1.  看来， 内核确实如实反馈了socket的可读就绪状态。 好， 我们关闭服务端和客户端。 (备注： 在这种情况下， 一旦select检测到读就绪状态， 此时调用recv函数能立即返回)

    3. 开启服务端， 再开启客户端。 我们在服务端让flag为2， 关闭通信的socket,   我们看到， 客户端的select函数立即返回了1.  好， 我们关闭服务端和客户端。

    4. 开启服务端， 再开启客户端。 我们在服务端让flag为3， 关闭非通信的socket, 我们看到， 客户端没有啥变化， 20秒后， select函数才返回0,  实际就是1中描述的情况。 好，我们关闭服务端和客户端。

    5. 开启服务端， 再开启客户端。 我们在服务端让flag为4， 调用WSACleanup,   我们看到， 客户端的select函数立即返回了1.  好， 我们关闭服务端和客户端。

    6. 开启服务端， 再开启客户端， 然后又关掉服务端(关掉这个服务进程)， 我们看到， 客户端的select函数立即返回了1. 好， 我们把客户端也关了吧。

     别急， 还有一种情况的读就绪状态， 请直接参考我之前的博文：http://blog.csdn.net/stpeace/article/details/21129637， 我来把这个总结为第7点。

    7. 如果某socket处于监听状态（当然啦， 这肯定是服务端的某socket），且设置了readfs， 那么一旦客户端发起了connect连接， 服务端的select函数会立即返回。 由此可知， 一旦服务端的select函数返回了非负值（比如1）， 则表明肯定有客户端来connect连接， 此时服务端调用accept函数会立即成功。 具体实战请参考之前的博文。 

     总结一下： 1和4是超时返回， 2, 3, 5, 6, 7都相当于客户端套接字处于读就绪状态， 内核检测到这个读就绪状态后， select函数立即返回， 将信息报告给应用程序。 其中仅有7是特别针对服务端的socket.

     目前来讲， 我主要接触到的就是读就绪状态或者超时后select函数的返回， 至于写就绪状态下select的返回以及异常就绪状态下select函数的返回， 其实也是很简单的， 以后如果有需要， 再学学， 那也不是什么难事， 毕竟网上资料一大堆啊。 OK, 本文到此为止。