I/O多路复用
简介：
select ：
主旨思想：
// sizeof(fd_set) = 128字节 1024位
#include
#include
#include
#include
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
- 参数：
// + 1是为了确保 select() 函数能够正确处理所有要监视的文件描述符
- nfds : 委托内核检测的最大文件描述符的值 + 1
- readfds : 要检测的文件描述符的读的集合，委托内核检测哪些文件描述符的读的属性
- 一般检测读操作
- 对应的是对方发送过来的数据，因为读是被动的接收数据，检测的就是读缓冲区
- 是一个传入传出参数
- writefds : 要检测的文件描述符的写的集合，委托内核检测哪些文件描述符的写的属性
- 委托内核检测写缓冲区是不是还可以写数据（不满的就可以写）
- exceptfds : 检测发生异常的文件描述符的集合
- timeout : 设置的超时时间
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};
- NULL : 永久阻塞，直到检测到了文件描述符有变化
- tv_sec = 0 tv_usec = 0， 不阻塞
- tv_sec > 0 tv_usec > 0， 阻塞对应的时间，至少一个大于0
- 返回值 :
- -1 : 失败
- > 0(n) : 检测的集合中有n个文件描述符发生了变化
// 将参数文件描述符fd对应的标志位设置为0
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
// 判断fd对应的标志位是0还是1， 返回值 ： fd对应的标志位的值，0，返回0， 1，返回1
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
// 将参数文件描述符fd 对应的标志位，设置为1
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
// fd_set一共有1024 bit, 全部初始化为0
void FD_ZERO(fd_set *set); 上述函数中的两个 fd_set 类型的三个参数，我们在调用 select() 函数之前，需要根据需要手动设置要监视的文件描述符所对应的位为 1。然后 select() 函数会检测这些位，没有该功能就置为0，select() 函数的返回值表示剩余多少个文件描述符为 1，即表示有多少个文件描述符还需要被处理。
注意：标志位从3开始，因为0，1，2被系统占用了。
select()工作过程分析：
对上图过程的描述：
一开始，设置要检测的文件描述符为1，然后调用select()检测并将用户态的文件描述符集合拷贝到内核中。然后，A，B发来数据，遍历内核文件描述符集，将没有该功能的标记位置为0。遍历完成后，将内核的文件描述符集合拷贝到用户态中。最后再去遍历一遍用户态的文件描述符集进行通信即可。通过FD_ISSET判断标记为是否为1，假如有客户端断开连接，就调用FD_CLR清除掉标记位。
测试代码：
服务端：
#include
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#include
#include
#include
#include
int main() {
// 创建socket
int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_port = htons(9999);
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 绑定
bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
// 监听
listen(lfd, 8);
// 创建一个fd_set的集合，存放的是需要检测的文件描述符
fd_set rdset, tmp;// 交给内核修改的集合是tmp
FD_ZERO(&rdset);
FD_SET(lfd, &rdset);
int maxfd = lfd;
while(1) {
tmp = rdset;// 防止下次检测更改提前设置好的集合
// 调用select系统函数，让内核帮检测哪些文件描述符有数据
int ret = select(maxfd + 1, &tmp, NULL, NULL, NULL);
if(ret == -1) {
perror("select");
exit(-1);
} else if(ret == 0) {// 实际上不会执行该分支，因为NULL是永久阻塞，直到检测到数据，所有只能执行>0的分支
continue;
} else if(ret > 0) {
// 说明检测到了有文件描述符的对应的缓冲区的数据发生了改变
if(FD_ISSET(lfd, &tmp)) {
// 表示有新的客户端连接进来了
struct sockaddr_in cliaddr;
int len = sizeof(cliaddr);
int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
// 将新的文件描述符加入到集合中
FD_SET(cfd, &rdset);
// 更新最大的文件描述符
maxfd = maxfd > cfd ? maxfd : cfd;
}
// 监听的文件描述符肯定排在前面，通信从lfd + 1开始遍历
for(int i = lfd + 1; i <= maxfd; i++) {
if(FD_ISSET(i, &tmp)) {
// 说明这个文件描述符对应的客户端发来了数据
char buf[1024] = {0};
int len = read(i, buf, sizeof(buf));
if(len == -1) {
perror("read");
exit(-1);
} else if(len == 0) {
printf("client closed...\n");
close(i);
FD_CLR(i, &rdset);// 断开连接需要清空检测集合
} else if(len > 0) {
printf("read buf = %s\n", buf);
write(i, buf, strlen(buf) + 1);// 回写数据
}
}
}
}
}
close(lfd);
return 0;
}
客户端：
#include
#include
#include
#include
#include
int main() {
// 创建socket
int fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd == -1) {
perror("socket");
return -1;
}
struct sockaddr_in seraddr;
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &seraddr.sin_addr.s_addr);
seraddr.sin_family = AF_INET;
seraddr.sin_port = htons(9999);
// 连接服务器
int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));
if(ret == -1){
perror("connect");
return -1;
}
int num = 0;
while(1) {
char sendBuf[1024] = {0};
sprintf(sendBuf, "send data %d", num++);
write(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1);
// 接收
int len = read(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf));
if(len == -1) {
perror("read");
return -1;
}else if(len > 0) {
printf("read buf = %s\n", sendBuf);
} else {
printf("服务器已经断开连接...\n");
break;
}
// sleep(1);
usleep(1000);
}
close(fd);
return 0;
}
select()传递检测事件类型：
1. 仅监视可读事件：在这种情况下，主要是监视对方是否有发送数据。当对方发送数据时，文件描述符会变得可读，这样我们就可以从文件描述符中读取数据。这种情况通常用于实现输入操作，即我们希望从文件描述符中读取数据。
2. 仅监视可写事件：在这种情况下，主要是监视对方是否可以接收数据。当对方可以接收数据时，文件描述符会变得可写，这样我们就可以向文件描述符中写入数据。这种情况通常用于实现输出操作，即我们希望向文件描述符中写入数据。
综上所述，仅监视可读事件主要是用于接收数据，而仅监视可写事件主要是用于发送数据。这两种情况下，都可以通过 `select()` 函数来实现对文件描述符的监视，以便在合适的时候进行读取或写入操作。同时监视可读和可写事件意味着我们希望监视对方是否可以接收和发送数据。
3. 同时监视可读和可写事件：
同时监视可读和可写事件意味着我们对文件描述符的读写状态都感兴趣，但并不意味着对方必须同时满足发送和接收数据。
具体来说，当我们同时监视可读和可写事件时，文件描述符的就绪状态会取决于对方的状态和操作。有以下几种可能的情况：
1. 对方可以发送数据但无法接收数据：此时文件描述符会变得可写，但不可读。
2. 对方可以接收数据但无法发送数据：此时文件描述符会变得可读，但不可写。
3. 对方同时可以发送和接收数据：此时文件描述符会同时变得可读和可写。
因此，同时监视可读和可写事件并不要求对方必须同时满足发送和接收数据的条件，而是表示我们对文件描述符的读写状态都感兴趣，可以根据需要进行相应的操作。监视文件描述符的可读和可写事件主要是为了了解对方的状态，以便根据需要进行相应的操作，而并不意味着服务端必须立即进行读取或写入操作。服务端仍然可以根据自己的逻辑和需求自由地处理连接。
select()多路复用：
select()的缺点：
