I/O多路复用 - select

I/O多路复用

• 为什么需要引入I/O多路复用？
  如果使用fgets方法等待标准输入，就没有办法在套接字有数据的时候读出数据；若利用read方法等待套接字有数据返回，但这样没有办法在标准输入有数据的情况下，读入数据并发送给对方。

• I/O复用
  可以把标准输入、套接字等都看作是I/O的一路，多路复用就是指在任何一路I/O有事件发生的情况下，通知应用程序去处理相应的I/O事件，让我们的程序在同一时刻“仿佛”可以同时处理多个I/O事件。

select函数

select函数是I/O多路复用技术的一种。

使用select函数，通知内核挂起进程，当一个或多个I/O事件发生后，控制权还给应用程序，由应用程序进行I/O事件的处理。

这些I/O事件的类型包括：

• 标准的输入文件描述符准备好可以读
• 监听套接字准备好，新的连接已经建立成功
• 已连接套接字准备好可以写。
• 一个I/O事件等待超过10s，发生了超时事件

select函数使用方法

函数接口

//若有就绪描述符则返回其数目，若超时则返回0，若出错则返回-1

// maxfd表示待测试的描述符基数，因为文件描述符是从0开始，因此它的值是待测试的最大描述如 + 1
//接下来的三个描述如集合，分别是读描述符集合readset、写描述符集合writeset、异常描述符集合、exceptset、
//操作系统会把这个三个集合通知内核，在哪些描述符上可以读、写或有异常发生

int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set* writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);

//最后一个是timeval的结构体时间
//第一个参数若设为NULL，表示若没有I/O事件，则select会一直等待下去
//第二个若设置为非0值，则表示固定一段事件后从select堵塞中返回
//若都设为0，则检测完立即返回，用的比较少
struct timeval{
	long tv_sec; //seconds
	long tv_usec; //microseconds
}

涉及到文件运算符的几个宏函数

void FD_ZERO(fd_set *fdset);　　　//对数组置0　　　
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);　　 //对数组的某个位置上置1
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);　　 //对数组的某个位置上置0
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);  //判断数组的某个位置上是0还是1

例子

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: select01 ");
    }
    int socket_fd = tcp_client(argv[1], SERV_PORT);

    char recv_line[MAXLINE], send_line[MAXLINE];
    int n;

    fd_set readmask;
    fd_set allreads;
    FD_ZERO(&allreads);
    FD_SET(0, &allreads);
    FD_SET(socket_fd, &allreads);

    for (;;) {
    	//重点关注，需要对文件描述数组进行复位，因为内核会修改数组对应的文件描述如
        readmask = allreads; 
        int rc = select(socket_fd + 1, &readmask, NULL, NULL, NULL);

        if (rc <= 0) {
            error(1, errno, "select failed");
        }
		
		//判断哪个文件描述符上面有事件相应了
        if (FD_ISSET(socket_fd, &readmask)) {
            n = read(socket_fd, recv_line, MAXLINE);
            if (n < 0) {
                error(1, errno, "read error");
            } else if (n == 0) {
                error(1, 0, "server terminated \n");
            }
            recv_line[n] = 0;
            fputs(recv_line, stdout);
            fputs("\n", stdout);
        }

        if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &readmask)) {
            if (fgets(send_line, MAXLINE, stdin) != NULL) {
                int i = strlen(send_line);
                if (send_line[i - 1] == '\n') {
                    send_line[i - 1] = 0;
                }

                printf("now sending %s\n", send_line);
                size_t rt = write(socket_fd, send_line, strlen(send_line));
                if (rt < 0) {
                    error(1, errno, "write failed ");
                }
                printf("send bytes: %zu \n", rt);
            }
        }
    }

}