Linux网络编程——I/O复用之select详解
一、I/O复用概述
I/O复用概念：
解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术，使进程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调
I/O复用使用的场合：
1.当客户处理多个描述符（通常是交互式输入、网络套接字）时，必须使用I/O复用。
2.tcp服务器既要处理监听套接字，又要处理已连接套接字，一般要使用I/O复用。
3.如果一个服务器既要处理tcp又要处理udp，一般要使用I/O复用。
4.如果一个服务器要处理多个服务或多个服务时，一般要使用I/O复用。
I/O复用常用函数：
select、poll
二、select()函数
select函数介绍：
int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);
功能：轮询扫描多个描述符中的任一描述符是否发生响应，或经过一段时间后唤醒参数：
参数 名称 说明 maxfd 指定要检测的描述符的范围 所检测描述符最大值+1 readset 可读描述符集 监测该集合中的任意描述符是否有数据可读 writeset 可写描述符集 监测该集合中的任意描述符是否有数据可写 exceptset 异常描述符集 监测该集合中的任意描述符是否发生异常 timeout 超时时间 超过规定时间后唤醒
返回值：
0：超时
-1：出错
>0：准备好的文件描述符数量
头文件：
#include#include
超时时间：
//该结构体表示等待超时的时间 struct timeval{ long tv_sec;//秒 long tv_usec;//微秒 }; //比如等待10.2秒 struct timeval timeout; timeoout.tv_sec = 10; timeoout.tv_usec = 200000; //将select函数的timeout参数设置为NULL则永远等待
描述符集合的操作：
select()函数能对多个文件描述符进行监测，如果一个参数对应一个描述符，那么select函数的4个参数最多能监测4个文件描述，那他如何实现对多个文件描述符的监测的呢？
大家想一想文件描述符基本具有3种特性（读、写、异常），如果我们统一将监测可读的描述符放入可读集合（readset），监测可写的描述符放入可写集合（writeset），监测异常的描述符放入异常集合（exceptset）。然后将这3个集合传给select函数，是不是就可监测多个描述符呢.
如何将某个描述符加入到特定的集合中呢？这时就需要了解下面的集合操作函数
/初始化描述符集 void FD_ZERO(fd_set *fdset); //将一个描述符添加到描述符集 void FD_SET(int fd, fd_set *fdset); //将一个描述符从描述符集中删除 void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); //检测指定的描述符是否有事件发生 int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
select()函数整体使用框架：
例子：检测 0、4、5 描述符是否准备好读
while(1) { fd_set rset;//创建一个描述符集rset FD_ZERO(&rset);//对描述符集rset清零 FD_SET(0, &rset);//将描述符0加入到描述符集rset中 FD_SET(4, &rset);//将描述符4加入到描述符集rset中 FD_SET(5, &rset);//将描述符5加入到描述符集rset中 if(select(5+1, &rset, NULL, NULL, NULL) > 0) { if(FD_ISSET(0, &rset)) { //描述符0可读及相应的处理代码 } if(FD_ISSET(4, &rset)) { //描述符4可读及相应的处理代码 } if(FD_ISSET(5, &rset)) { //描述符5可读及相应的处理代码 } } }
三、select函数的应用对比
我们通过udp同时收发的例子来说明select的妙处。
对于udp同时收发立马想到的是一个线程收、另一个线程发，下面的代码就是通过多线程来实现
#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include //接收线程：负责接收消息并显示 void *recv_thread(void* arg) { int udpfd = (int)arg; struct sockaddr_in addr; socklen_t addrlen = sizeof(addr); bzero(&addr,sizeof(addr)); while(1) { char buf[200] = ""; char ipbuf[16] = ""; recvfrom(udpfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen); printf("\r\033[31m[%s]:\033[32m%s\n",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf); write(1,"UdpQQ:",6); } return NULL; } int main(int argc,char *argv[]) { char buf[100] = ""; int udpfd = 0; pthread_t tid; struct sockaddr_in addr; struct sockaddr_in cliaddr; //对套接字地址进行初始化 bzero(&addr,sizeof(addr)); addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(8000); addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); bzero(&cliaddr,sizeof(cliaddr)); cliaddr.sin_family = AF_INET; cliaddr.sin_port = htons(8000); //创建套接口 if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0) { perror("socket error"); exit(-1); } //设置端口 if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) { perror("bind error"); close(udpfd); exit(-1); } printf("input: \"sayto 192.168.221.X\" to sendmsg to somebody\n"); //创建接收线程 pthread_create(&tid, NULL, recv_thread, (void*)udpfd); //创建线程 printf("\033[32m"); //设置字体颜色 fflush(stdout); while(1) { //主线程负责发送消息 write(1,"UdpQQ:",6);//1 表示标准输出 fgets(buf, sizeof(buf), stdin); //等待输入 buf[strlen(buf) - 1] = '\0'; //确保输入的最后一位是'\0' if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0) { char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = ""; inet_pton(AF_INET, buf+6, &cliaddr.sin_addr);//给addr套接字地址再赋值. printf("\rconnect %s successful!\n",inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf))); continue; } else if(strncmp(buf, "exit",4) == 0) { close(udpfd); exit(0); } sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&cliaddr, sizeof(cliaddr)); } return 0; }
运行结果：
用select来完成上述同样的功能：
#include#include #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc,char *argv[]) { int udpfd = 0; struct sockaddr_in saddr; struct sockaddr_in caddr; bzero(&saddr,sizeof(saddr)); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port = htons(8000); saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); bzero(&caddr,sizeof(caddr)); caddr.sin_family = AF_INET; caddr.sin_port = htons(8000); //创建套接字 if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0) { perror("socket error"); exit(-1); } //套接字端口绑字 if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)) != 0) { perror("bind error"); close(udpfd); exit(-1); } printf("input: \"sayto 192.168.220.X\" to sendmsg to somebody\033[32m\n"); while(1) { char buf[100]=""; fd_set rset; //创建文件描述符的聚合变量 FD_ZERO(&rset); //文件描述符聚合变量清0 FD_SET(0, &rset);//将标准输入添加到文件描述符聚合变量中 FD_SET(udpfd, &rset);//将udpfd添加到文件描述符聚合变量中 write(1,"UdpQQ:",6); if(select(udpfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL) > 0) { if(FD_ISSET(0, &rset))//测试0是否可读写 { fgets(buf, sizeof(buf), stdin); buf[strlen(buf) - 1] = '\0'; if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0) { char ipbuf[16] = ""; inet_pton(AF_INET, buf+6, &caddr.sin_addr);//给addr套接字地址再赋值. printf("\rsay to %s\n",inet_ntop(AF_INET,&caddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf))); continue; } else if(strcmp(buf, "exit")==0) { close(udpfd); exit(0); } sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&caddr, sizeof(caddr)); } if(FD_ISSET(udpfd, &rset))//测试udpfd是否可读写 { struct sockaddr_in addr; char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = ""; socklen_t addrlen = sizeof(addr); bzero(&addr,sizeof(addr)); recvfrom(udpfd, buf, 100, 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen); printf("\r\033[31m[%s]:\033[32m%s\n",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf); } } } return 0; }
运行结果：
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