Linux 通信机制 I/O多路复用之select

select 函数作用：

系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型。select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件句柄的状态变化的。程序会停在select这里等待，直到被监视的文件句柄有一个或多个发生了状态改变。关于文件句柄，其实就是一个整数，我们最熟悉的句柄是0、1、2三个，0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误输出。0、1、2是整数表示的，对应的FILE *结构的表示就是stdin、stdout、stderr。

函数原型：

int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset, \
fd_set *exset,struct timeval *timeout);

参数说明：

参数maxfd是需要监视的最大的文件描述符值+1；rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合，可写文件描述符的集合及异常文件描述符的集合。struct timeval结构用于描述一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为0。

下面的宏提供了处理这三种描述词组的方式:
FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；用来清除描述词组set中相关fd 的位
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)；用来测试描述词组set中相关fd 的位是否为真
FD_SET（int fd,fd_set*set）；用来设置描述词组set中相关fd的位
FD_ZERO（fd_set *set）；用来清除描述词组set的全部位

参数timeout为结构timeval，用来设置select()的等待时间，其结构定义如下：

struct timeval
{
time_t tv_sec;//second
time_t tv_usec;//minisecond
};
函数返回值:

执行成功则返回⽂文件描述词状态已改变的个数

如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间，没有返回；

当有错误发⽣生时则返回-1，错误原因存于errno，此时参数readfds，writefds，exceptfds和

timeout的值变成不可预测。错误值可能为：

EBADF 文件描述词为无效的或该文件已关闭

EINTR 此调⽤用被信号所中断

EINVAL 参数n 为负值。

ENOMEM 核心内存不足

select模型的特点：

1）、可监控的⽂文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。我这边服务器上sizeof(fd_set)＝512，每bit表⽰示一个⽂文件描述符，则我服务器上⽀支持的最大文件描述符是512*8=4096。

2）、将fd加入select监控集的同时，还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd，一是用于再select 返回后，array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空，则每次开始 select前都要重新从array取得fd逐一加入（FD_ZERO最先），扫描array的同时取得fd最大值maxfd，用于select的第一个参数。

3）、select模型必须在select前循环array（加fd，取maxfd），select返回后循环array（FD_ISSET判断是否有时间发生）。
select缺点：

（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大

（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大

（3）select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024

//select_server.c
//本例是以读为例：1 #include<stdio.h>                                                           2 #include<sys/types.h>3 #include<stdlib.h>4 #include<string.h>5 #include<sys/socket.h>6 #include<netinet/in.h>7 #include<arpa/inet.h>8 #include<fcntl.h>9 #include<unistd.h>10 #include<sys/select.h>11 12 int fds[1024];13 14 static void  usage(const char *proc)15 {16    printf("Usage: %s [local_ip][local_port]\n", proc);17 }18 19 int startup(const char* _ip , int _port)20 {21   int sock = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0);22   if(sock < 0)23   {24       perror("socket");25       exit(2);26   }27   struct sockaddr_in local;28   local.sin_family = AF_INET;29   local.sin_port =htons(_port);30   local.sin_addr.s_addr =inet_addr(_ip);31 32   if(bind(sock , (struct sockaddr*)&local , sizeof(local)) < 0)33   {34       perror("bind");35       exit(3);36   }37   if(listen(sock , 10) < 0)38   {39       perror("listen");40       exit(4);41   }42   return sock;43 }44 int main(int argc , char *argv[])45 {46   if(argc != 3)   47   {48     usage(argv[0]);49     return 1;50   }51   int listen_sock = startup(argv[1] , atoi(argv[2]));52   int nums = sizeof(fds) / sizeof(fds[0]);53   int maxfd = -1;54   int i = 1;55   for( ; i < nums ; i++)56   {57       fds[i] = -1;58   }59   fds[0] = listen_sock;60   while(1)61   {62    struct timeval timeout = {5 , 0};63    fd_set rfds;//创建读文件描述符集64    FD_ZERO( &rfds); 65    maxfd = -1;66    for(i=0 ; i<nums ; i++ )67    {68        if(fds[i] > 0)69        {70            FD_SET(fds[i] , &rfds);71            if(maxfd < fds[i])72            {73                maxfd = fds[i];74            }75        }76    }77   switch(select(maxfd+1 , &rfds , NULL , NULL ,&timeout))78   {79       case 0:   printf("timeout....!\n");  break;80       case -1:  perror("select"); break;81       default://at last one fd ready!82         {83             for(i=0 ; i<nums ;i++)84             {85                 if(fds[i] < 0)  86                 {87                     continue;88                 }89                 if (i==0 && FD_ISSET(listen_sock , &rfds))90                 {91                     //listen_sock ready92                     struct sockaddr_in client;93                     socklen_t len=sizeof(client);94                     int new_sock = accept(listen_sock,\95                                 (struct sockaddr*)&client , &len );96                     if(new_sock < 0)97                     {98                         perror("accept");99                         continue;
100                     }
101                     printf("get new client: [%s:%d]",\
102                                 inet_ntoa(client.sin_addr),\
103                                 ntohs(client.sin_port));
104                     int j = 1;
105                     for( ; j<nums ; j++)
106                     {
107                         if(fds[j] == -1)
108                         {
109                             break;
110                         }
111                     }
112                     if(j == nums)
113                     {
114                         printf("server full!\n");
115                         close(new_sock);
116                     }
117                     else
118                     {
119                         fds[j] = new_sock;
120                     }
121                 }
122                 else if(i > 0 && FD_ISSET(fds[i] , &rfds))
123                 {
124                     //other fd ready
125                     char buf[1024];
126                     ssize_t s = read(fds[i], buf ,sizeof(buf)-1);
127                     if(s > 0)
128                     {
129                         buf[s] = 0;
130                         printf("client say# %s\n",buf);
131                     }
132                     else if(s == 0)
133                     {
134                         printf("client quit!\n");
135                         close(fds[i]);
136                         fds[i] = -1;
137                     }
138                     else
139                     {
140                         perror("read");
141                     }
142                 }
143                 else
144                 {}
145             }
146         }
147         break;
148     }
149   }
150   return 0;
151 }

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