Socket编程中select()的妙用 (转载)

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Socket编程中select()的妙用 (转载)

2008-04-02 17:54

文章转载自： http://alfalfa.1984.blog.163.com/blog/static/10250653200812792513625/ Socket编程中select()的妙用 发信站: 华南网木棉站 (Tue Aug 4 15:43:41 1998), 转信 【 原文由 cpu 所发表 】 用过 WinSock API 网友们知道：WinSock 编程中有一很方便的地方便是其息驱动机制，不管是底层 API 的 WSAAsyncSelect() 还是 MFC 的异步Socket类： CAsyncSocket，都提供了诸如 FD_ACCEPT、FD_READ、FD_CLOSE 之类的消息供编程人员捕捉并处理。FD_ACCEPT 通知进程有客户方Socket请求连接， FD_READ通知进程本地Socket有东东可读，FD_CLOSE通知进程对方Socket已关闭。那么，BSD Socket 是不是真的相形见拙呢？ 非也！ 'cause cpu love unix so. BSD UNIX中有一系统调用芳名select()完全可以提供类似的消息驱动机制。 cpu郑重宣布：WinSock的WSAAsyncSeclet()不过是此select()的fork版！ bill也是fork出来的嘛，xixi. select()的机制中提供一fd_set的数据结构，实际上是一long类型的数组，每一个数组元素都能与一打开的文件句柄（不管是Socket句柄,还是其他文件或命名管道或设备句柄）建立联系，建立联系的工作由程序员完成，当调用select()时，由内核根据IO状态修改fd_set的内容，由此来通知执行了select()的进程哪一Socket或文件可读，下面具体解释： #include <sys/types.h> #include <sys/times.h> #include <sys/select.h> int select(nfds, readfds, writefds, exceptfds, timeout) int nfds; fd_set *readfds, *writefds, *exceptfds; struct timeval *timeout; ndfs：select监视的文件句柄数，视进程中打开的文件数而定,一般设为呢要监视各文件 中的最大文件号加一。 readfds：select监视的可读文件句柄集合。 writefds: select监视的可写文件句柄集合。 exceptfds：select监视的异常文件句柄集合。 timeout：本次select()的超时结束时间。（见/usr/sys/select.h，   可精确至百万分之一秒！） 当readfds或writefds中映象的文件可读或可写或超时，本次select()就结束返回。程序员利用一组系统提供的宏在select()结束时便可判断哪一文件可读或可写。对Socket编程特别有用的就是readfds。几只相关的宏解释如下： FD_ZERO(fd_set *fdset)：清空fdset与所有文件句柄的联系。 FD_SET(int fd, fd_set *fdset)：建立文件句柄fd与fdset的联系。 FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)：清除文件句柄fd与fdset的联系。 FD_ISSET(int fd, fdset *fdset)：检查fdset联系的文件句柄fd是否可读写，>0表示可读写。 （关于fd_set及相关宏的定义见/usr/include/sys/types.h） 这样，你的socket只需在有东东读的时候才读入，大致如下： ... int     sockfd; fd_set fdR; struct timeval timeout = ..; ... for(;;) {         FD_ZERO(&fdR);         FD_SET(sockfd, &fdR);         switch (select(sockfd + 1, &fdR, NULL, &timeout)) {                 case -1:                         error handled by u;                 case 0:                         timeout hanled by u;                 default:                         if (FD_ISSET(sockfd)) {                                 now u read or recv something;                                 /* if sockfd is father and                                 server socket, u can now                                 accept() */                         }         } } 所以一个FD_ISSET(sockfd)就相当通知了sockfd可读。至于struct timeval在此的功能，请man select。不同的timeval设置使使select()表现出超时结束、无超时阻塞和轮询三种特性。由于timeval可精确至百万分之一秒，所以Windows的SetTimer()根本不算什么。你可以用select()做一个超级时钟。 FD_ACCEPT的实现？依然如上，因为客户方socket请求连接时，会发送连接请求报文，此时select()当然会结束，FD_ISSET(sockfd)当然大于零，因为有报文可读嘛！至于这方面的应用，主要在于服务方的父Socket，你若不喜欢主动accept()，可改为如上机制来accept()。 至于FD_CLOSE的实现及处理，颇费了一堆cpu处理时间，未完待续。 -- 讨论关于利用select()检测对方Socket关闭的问题： 仍然是本地Socket有东东可读，因为对方Socket关闭时，会发一个关闭连接通知报文，会马上被select()检测到的。关于TCP的连接（三次握手）和关闭（二次握手）机制，敬请参考有关TCP/IP的书籍。 不知是什么原因，UNIX好象没有提供通知进程关于Socket或Pipe对方关闭的信号，也可能是cpu所知有限。总之，当对方关闭，一执行recv()或read()，马上回返回-1，此时全局变量errno的值是115，相应的sys_errlist[errno]为"Connect refused"（请参考/usr/include/sys/errno.h）。所以，在上篇的for(;;)...select()程序块中，当有东西可读时，一定要检查recv()或read()的返回值，返回-1时要作出关断本地Socket的处理，否则select()会一直认为有东西读，其结果曾几令cpu伤心欲断针脚。不信你可以试试：不检查recv()返回结果，且将收到的东东（实际没收到）写至标准输出...在有名管道的编程中也有类似问题出现。具体处理详见拙作：发布一个有用的Socket客户方原码。 至于主动写Socket时对方突然关闭的处理则可以简单地捕捉信号SIGPIPE并作出相应关断本地Socket等等的处理。SIGPIPE的解释是：写入无读者方的管道。在此不作赘述，请详man signal。 补充关于select在异步(非阻塞)connect中的应用,刚开始搞socket编程的时候我一直都用阻塞式的connect,非阻塞connect的问题是由于当时搞proxy scan而提出的呵呵通过在网上与网友们的交流及查找相关FAQ,总算知道了怎么解决这一问题.同样用select可以很好地解决这一问题.大致过程是这样的: 1.将打开的socket设为非阻塞的,可以用fcntl(socket, F_SETFL, O_NDELAY)完成(有的系统用FNEDLAY也可). 2.发connect调用,这时返回-1,但是errno被设为EINPROGRESS,意即connect仍旧在进行还没有完成. 3.将打开的socket设进被监视的可写(注意不是可读)文件集合用select进行监视,如果可写,用        getsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, sizeof(int)); 来得到error的值,如果为零,则connect成功.在许多unix版本的proxyscan程序你都可以看到类似的过程,另外在solaris精华区->编程技巧中有一个通用的带超时参数的connect模块. 下面是我最近找到的一篇WinSock文档中讲的Select函数（我看得也是半懂）： 简述： 确定一个或多个套接口的状态，如需要则等待。 #include <winsock.h> int PASCAL FAR select( int nfds, fd_set FAR* readfds, fd_set FAR* writefds, fd_set FAR* exceptfds, const struct timeval FAR* timeout); nfds：本参数忽略，仅起到兼容作用。 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。 注释： 本函数用于确定一个或多个套接口的状态。对每一个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息。用fd_set结构来表示一组等待检查的套接口。在调用返回时，这个结构存有满足一定条件的套接口组的子集，并且select()返回满足条件的套接口的数目。有一组宏可用于对fd_set的操作，这些宏与Berkeley Unix软件中的兼容，但内部的表达是完全不同的。 readfds参数标识等待可读性检查的套接口。如果该套接口正处于监听listen()状态，则若有连接请求到达，该套接口便被标识为可读，这样一个accept()调用保证可以无阻塞完成。对其他套接口而言，可读性意味着有排队数据供读取。或者对于SOCK_STREAM类型套接口来说，相对于该套接口的虚套接口已关闭，于是recv()或recvfrom()操作均能无阻塞完成。如果虚电路被“优雅地”中止，则recv()不读取数据立即返回；如果虚电路被强制复位，则recv()将以WSAECONNRESET错误立即返回。如果SO_OOBINLINE选项被设置，则将检查带外数据是否存在（参见setsockopt()）。 writefds参数标识等待可写性检查的套接口。如果一个套接口正在connect()连接（非阻塞），可写性意味着连接顺利建立。如果套接口并未处于connect()调用中，可写性意味着send()和sendto()调用将无阻塞完成。〔但并未指出这个保证在多长时间内有效，特别是在多线程环境中〕。 exceptfds参数标识等待带外数据存在性或意味错误条件检查的套接口。请注意如果设置了SO_OOBINLINE选项为假FALSE，则只能用这种方法来检查带外数据的存在与否。对于SO_STREAM类型套接口，远端造成的连接中止和KEEPALIVE错误都将被作为意味出错。如果套接口正在进行连接connect()（非阻塞方式），则连接试图的失败将会表现在exceptfds参数中。如果对readfds、writefds或exceptfds中任一个组类不感兴趣，可将它置为空NULL。 在winsock.h头文件中共定义了四个宏来操作描述字集。FD_SETSIZE变量用于确定一个集合中最多有多少描述字（FD_SETSIZE缺省值为64，可在包含winsock.h前用#define FD_SETSIZE来改变该值）。对于内部表示，fd_set被表示成一个套接口的队列，最后一个有效元素的后续元素为INVAL_SOCKET。宏为： FD_CLR(s,*set)：从集合set中删除描述字s。 FD_ISSET(s,*set)：若s为集合中一员，非零；否则为零。 FD_SET(s,*set)：向集合添加描述字s。 FD_ZERO(*set)：将set初始化为空集NULL。 timeout参数控制select()完成的时间。若timeout参数为空指针，则select()将一直阻塞到有一个描述字满足条件。否则的话，timeout指向一个timeval结构，其中指定了select()调用在返回前等待多长时间。如果timeval为{0,0}，则select()立即返回，这可用于探询所选套接口的状态。如果处于这种状态，则select()调用可认为是非阻塞的，且一切适用于非阻塞调用的假设都适用于它。举例来说，阻塞钩子函数不应被调用，且WINDOWS套接口实现不应yield。 返回值： select()调用返回处于就绪状态并且已经包含在fd_set结构中的描述字总数；如果超时则返回0；否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。