fd_set與select(轉)

               本文是是轉載之http://blog.sina.com.cn/s/blog_412ef3420100lpqv.html,                

                                                                 在此感謝作者的原作。

             服務端等待客戶端請求文件時,可以使用本技術,詳細代碼見下篇文章。

 fd_set是文件句柄的集合。

FD_ZERO    清空這個集合;
FD_SET 往這個集合裏面加入一個文件句柄;
FD_ISSET      查看某一個文件句柄是否被設置了;

其中,select的第二個參數是“可讀”文件句柄的集合;
第三個參數是“可寫”文件句柄的集合;經常使用的就是這兩個參數。

你可以看一下select函數的說明,裏面有的。

'fd_set') 是一組文件描述符(fd)的集合。由於fd_set類型的長度在不同平臺上不同,因此應該用一組標準的宏定義來處理此類變量:

   
  fd_set set;  
FD_ZERO(&set);      
FD_SET(fd, &set);
FD_CLR(fd, &set);   
FD_ISSET(fd, &set); 

 

在過去,一個fd_set通常只能包含少於等於32個文件描述符,因爲fd_set其實只用了一個int的比特矢量來實現,在大多數情況下,檢查 fd_set能包括任意值的文件描述符是系統的責任,但確定你的fd_set到底能放多少有時你應該檢查/修改宏FD_SETSIZE的值。*這個值是系統相關的*,同時檢查你的系統中的select() 的man手冊。有一些系統對多於1024個文件描述符的支持有問題。

#ifndef FD_SETSIZE
#define FD_SETSIZE       64
#endif

typedef struct fd_set

WinSock 編程中有一很方便的地方便是其消息驅動機制,不管是底層 API 的 WSAAsyncSelect() 還是 MFC 的異步Socket類:
CAsyncSocket,都提供了諸如 FD_ACCEPT、FD_READ、FD_CLOSE 之類的消息  編程人員捕捉並處理。FD_ACCEPT 通知進程有客戶方Socket請求連接,  D_READ通知進程本地Socket有東西可讀。SD UNIX中有一系統調用芳名select()完全可以提供類似的消息驅動機制。
WinSock的WSAAsyncSeclet()不過是此select()的fork版!

select()的機制中提供一fd_set的數據結構,實際上是一long類型的數組,一個數組元素都能與一打開的文件句柄(不管是Socket句柄,還是其他
文件或命名管道或設備句柄)建立聯繫,建立聯繫的工作由程序員完成(利用FD_SET宏),當調用select()時,由內核根據IO狀態修改fd_set的內容,由此來通知執行了select()的進程哪一Socket或文件可讀,下面具體解釋:

#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監視的文件句柄數,視進程中打開的文件數而定,一般設爲要監視各文件中的最大文件號加一。
readfds:select監視的可讀文件句柄集合。
writefds: select監視的可寫文件句柄集合。
exceptfds:select監視的異常文件句柄集合。
timeout:本次select()的超時結束時間。

當readfds或writefds中映象的文件可讀或可寫或超時,本次select() 結束返回。程序員利用一組系統提供的宏在select()結束時便可判斷哪一文件可讀或可寫。對Socket編程特別有用的就是readfds。只相關的宏解釋如下:

FD_ZERO(fd_set *fdset):清空fdset與所有文件句柄的聯繫。
FD_SET(int fd, fd_set *fdset):建立文件句柄fd與fdset的聯繫。
FD_CLR(int fd, fd_set *fdset):清除文件句柄fd與fdset的聯繫。
FD_ISSET(int fd, fdset *fdset):檢查fdset聯繫的文件句柄fd是否
可讀寫,>0表示可讀寫。
(關於fd_set及相關宏的定義見/usr/include/sys/types.h)

這樣,你的socket只需在有東東讀的時候纔讀入,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;

}
}
}


所以一個FD_ISSET(sockfd)就相當通知了sockfd可讀。 至於struct timeval在此的功能,請man select。不同的timeval設置使select()表現出超時結束、無超時阻塞和輪詢三種特性。由於 imeval可精確至百萬分之一秒,所以Windows的SetTimer()根本不算什麼。你可以用select()做一個超級時鐘。

FD_ACCEPT的實現?依然如上,因爲客戶方socket請求連接時,會發送
連接請求報文,此時select()當然會結束,FD_ISSET(sockfd)當然大
於零,因爲有報文可讀嘛!至於這方面的應用,主要在於服務方的父
Socket,你若不喜歡主動accept(),可改爲如上機制來accept()。

至於FD_CLOSE的實現及處理,頗費了一堆cpu處理時間,未完待續。

--
討論關於利用select()檢測對方Socket關閉的問題:

仍然是本地Socket有東東可讀,因爲對方Socket關閉時,會發一個關閉連接
通知報文,會馬上被select()檢測到的。關於TCP的連接(三次握手)和關
閉(二次握手)機制,敬請參考有關TCP/IP的書籍。

不知是什麼原因,UNIX好象沒有提供通知進程關於Socket或Pipe對方關閉的
信號,也可能是cpu所知有限。總之,當對方關閉,一執行recv()或read(),
馬上回返回-1,此時全局變量errno的值是115,相應的sys_errlist[errno]
爲"Connect refused"(請參考/usr/include/sys/errno.h)。所以,在上
篇的for(;;) ...select()程序塊中,當有東西可讀時,一定要檢查recv()或
read()的返回值,返回-1時要作出關斷本地Socket的處理,否則select()會
一直認爲有東西讀,其結果曾幾令cpu傷心欲斷針腳。不信你可以試試:不檢
查recv()返回結果,且將收到的東東(實際沒收到)寫至標準輸出...
在有名管道的編程中也有類似問題出現。具體處理詳見拙作:發佈一個有用
的Socket客戶方原碼。

至於主動寫Socket時對方突然關閉的處理則可以簡單地捕捉信號SIGPIPE並作
出相應關斷本地Socket等等的處理。SIGPIPE的解釋是:寫入無讀者方的管道。
在此不作贅述,請詳man signal。

以上是cpu在作tcp/ip數據傳輸實驗積累的經驗,若有錯漏,請狂炮擊之。

唉,昨天在hacker區被一幫孫子轟得差點兒沒短路。ren cpu(奔騰的心) z80

補充關於select在異步(非阻塞)connect中的應用,剛開始搞socket編程的時候
我一直都用阻塞式的connect,非阻塞connect的問題是由於當時搞proxy scan
而提出的呵呵
通過在網上與網友們的交流及查找相關FAQ,總算知道了怎麼解決這一問題.同樣
用select可以很好地解決這一問題.大致過程是這樣的:

1.將打開的socket設爲非阻塞的,可以用fcntl(socket, F_SETFL, O_NDELAY)完
成(有的系統用FNEDLAY也可).

2.發connect調用,這時返回-1,但是errno被設爲EINPROGRESS,意即connect仍舊
在進行還沒有完成.

3.將打開的socket設進被監視的可寫(注意不是可讀)文件集合用select進行監視,
如果可寫,用
getsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, sizeof(int));
來得到error的值,如果爲零,則connect成功.

在許多unix版本的proxyscan程序你都可以看到類似的過程,另外在solaris精華
區->編程技巧中有一個通用的帶超時參數的connect模塊.

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