一、select
系統提供select函數來實現多路複用輸入/輸出模型。select系統調用是用來讓我們的程序監視多個文件句柄的狀態變化的。程序會停在select這裏阻塞等待，直到被監視的文件句柄有一個或多個發生了狀態改變。
文件句柄，其實就是一個整數，我們最熟悉的句柄是0、1、2三個，0：標準輸入，1：標準輸出，2：標準錯誤輸出。0、1、2是整數表示的，對應的FILE *結構：stdin、stdout、stderr。
二、select 相關
1、select函數 //一次可等待多個描述符
#include <sys/select.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
（1）參數：
// nfds: 需要監視的最大的文件描述符值 +1；
// readfds: 需要檢測的可讀文件描述符的集合；
// wtitefds: 需要檢測的可寫文件描述符的集合；
// exceptfds: 需要檢測的異常文件描述符的集合；
// timeout ：結構timeval，用來設置select()的等待時間；
//timeout：
NULL：select() 沒有timeout，select將一直被阻塞，直到某個文件描述符上發生了事件。
0 ：僅檢測描述符集合的狀態，然後立即返回，並不等待外部事件的發生。
特定的時間值：如果在指定的時間段裏沒有事件發生，select將超時返回。
（2) 返回值：
執行成功則返回文件描述詞狀態已改變的個數.
如果返回0代表在描述詞狀態改變前已超過timeout時間，沒有返回；
當有錯誤發生時則返回-1，錯誤原因存於errno，此時參數readfds，writefds，exceptfds和timeout的值變成不可預測。
（3）select“參數-值”傳遞的方式。同時，select 文件描述符有限定。
select返回後，需要FD_ISSET輪詢來獲取就緒的描述符。
select需要在返回後，通過遍歷文件描述符來獲取已經就緒的socket。
2、其他函數
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);//清除描述詞組set中相關fd 的位
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);//測試描述詞組set中相關fd 的位是否爲真
void FD_SET(int fd, fd_set *set);//設置描述詞組set中相關fd的位
void FD_ZERO(fd_set *set);//清除描述詞組set的全部位
#include <aio.h>
int aio_read(struct aiocb *aiocbp); Link with -lrt.
3、相關結構體
struct timeval
{ long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};
and
struct timespec
{ long tv_sec; /* seconds */
long tv_nsec; /* nanoseconds */
};三、select模型
1、 select模型的關鍵在於理解 fd_set,爲說明方便，取fd_set長度爲1字節，fd_set中的每 1 bit可以對應一個文件描述符fd。則1字節長的fd_set最大可以對應 8個fd。
（1）執行fd_set set; FD_ZERO(&set);則set用位表示是0000,0000。
（2）若fd＝5,執行FD_SET(fd,&set);後set變爲0001,0000(第5位置爲1)
（3）若再加入fd＝2，fd=1,則set變爲0001,0011
（4）執行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
（5）若fd=1,fd=2上都發生可讀事件，則select返回，此時set變爲0000,0011。注意：沒有事件發生的fd=5被清空。
2、特點：
（1)可監控的文件描述符個數取決與sizeof(fd_set)的值。若服務器上sizeof(fd_set)＝512，每bit表示一個文件描述符，則服務器上支持的最大文件描述符是512*8=4096。雖然可調，但調整上限受於編譯內核時的變量值。
（2）將fd加入select監控集的同時，還要再使用一個數據結構array保存放到select監控集中的fd，一是用於再select返回後，array作爲源數據和fd_set進行FD_ISSET判斷。二是select返回後會把以前加入的但並無事件發生的fd清空，則每次開始 select前都要 重新從array取得fd逐一加入（FD_ZERO最先），掃描array的同時取得fd最大值maxfd，用於select的第一個 參數。
（3）可見select模型必須在select前循環array（加fd，取maxfd），select返回後循環array
（FD_ISSET判斷是否有時間發生）。
四、select 服務器實例：
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/select.h>
#define _BACKLOG_ 5
int fds[64];
void usage(const char *proc)
{
printf("%s:[ip][port]\n",proc);
}
static int startup(const char *ip,const int port)
{
int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//創建套接字
if(sock < 0)
{
perror("socket");
exit(1);
}
struct sockaddr_in local; //填充本地信息
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_port=htons(port);
local.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip);
if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local)) < 0) //綁定
{
perror("bind");
exit(2);
}
if(listen(sock,_BACKLOG_) < 0) //監聽
{
perror("listen");
exit(3);
}
return sock; //返回套接字
}
int main(int argc,char *argv[])
{
if(argc != 3)
{
usage(argv[0]);
return 1;
}
char *ip=argv[1];
int port=atoi(argv[2]);
int listen_sock=startup(ip,port);
struct sockaddr_in client; //創建結構體sockaddr_in client
socklen_t len=sizeof(client);//取其長度
client.sin_family=AF_INET;
client.sin_port=htons(port);
client.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip);
int done=0;
int new_sock=-1;
int max_fd; //
fd_set _reads;//可讀文件描述符
fd_set _writes; //可寫文件描述符
int i=0;
int fds_num=sizeof(fds)/sizeof(fds[0]); //文件描述符的最大長度
for(;i<fds_num;++i) //對fds[]進行初始化
{
fds[i]=-1;
}
fds[0]=listen_sock;//先將listen_sock 填入 fds[]
new_sock=fds[0]; //將fds[0]信息置於new_sock
while(!done)
{
FD_ZERO(&_reads); //對可讀描述符進行清零設置
FD_ZERO(&_writes);
FD_SET(listen_sock,&_reads); //設置listen_sock 可讀
struct timeval _timeout={5,0}; //設置 超時時間
for(i=1;i<fds_num;++i) //將fds[]信息保存至 max_fd[]
{
if(fds[i] > 0)
{
FD_SET(fds[i],&_reads);
FD_SET(fds[i],&_writes);
if(fds[i] > max_fd)
{
max_fd=fds[i];
}
}
}
switch(select(max_fd+1,&_reads,&_writes,NULL,&timeout)) //select阻塞等待
{
case -1://error
perror("select");
break;
case 0://timeout
printf("select timeout...\n");
break;
default:
{
i=0;
for(;i<fds_num;++i)
{
//listen socket ready
if(fds[i] == listen_sock && FD_ISSET(fds[i],&_reads))
{
new_sock=accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client,&len);
if(new_sock < 0)
{
perror("accept");
continue;
}
printf("get a new connet...%d\n",new_sock);
for(i=0;i<fds_num;++i)
{
if(fds[i] == -1)
{
fds[i] = new_sock;
break;
}
}
if(i == fds_num)
{
close(new_sock);
}
}
else if(fds[i] > 0 && FD_ISSET(fds[i],&_reads) && FD_ISSET(fds[i],&writes)) //listen socket
{
char buf[1024];
ssize_t _size=read(fds[i],buf,sizeof(buf)-1);
if(_size > 0)//read success
{
buf[_size]='\0';
printf("Client: %s\n",buf);
}
else if(_size == 0)//client close
{
printf("client close...\n");
close(fds[i]);
fds[i]=-1;
break;
}
else
{
perror("read");
}
if(FD_ISSET(fds[i],&_writes))
{
_size=write(fds[i],buf,strlen(buf));
if(_size < 0)
{
perror("write");
}
}
else
{
printf("can't write back...\n");
}
}
else
{}
}
}
break;
}
}
return 0;
}總結:
每次調用select，都需要把fd集合從用戶態拷貝到內核態,同時每次調用select都需要在內核遍歷傳遞進來的所有fd,導致fd 的開銷太大。