I O多路復用之select

阻塞i/o模型

應用程式呼叫乙個i/o函式，應用程式會一直等待資料準備好。如果資料沒有準備好，就會一直等待。只有當資料準備好，從核心拷貝到使用者空間io函式才成功返回。

非阻塞i/o模型

把乙個套介面設定成非阻塞告訴核心，當所有的i/o操作無法完成時，不要將程序睡眠，而返回乙個錯誤資訊。此時i/o操作函式將不斷的測試資料是否準備好，如果沒有準備好，繼續測試，知道資料準備好為止。不斷測試的過程中會占用cpu時間。

i/o復用模型

i/o復用模型會用到select或者poll函式，這兩個函式會使程序阻塞，並同時阻塞多個i/o操作，而且同時對多個讀寫操作的i/o函式進行檢測，知道有資料刻毒或可寫，才正真i/o操作函式。

訊號驅動i/o模型

允許套接字進行訊號驅動i/o，並安裝訊號驅動函式，程序繼續執行並不停止，當資料=準備好時，程序會收到sigio訊號，可以在訊號處理函式中呼叫i/o操作函式進行處理數。

非同步i/o模型

呼叫aio_read函式，告訴核心描述字，緩衝區指標，緩衝區大小，檔案偏移以及通知方式，然後立即返回。當核心資料拷貝到緩衝區後，再通知應用程式

大部分場景，乙個程式或網路服務出現效能問題時，可以優先考慮i/o所帶來的影響。

站在使用者的角度，i/o分兩個階段完成，第一階段是等事件就緒，第二階段才是真正的進行i/o操作。

對於這5種i/o模型，前四種第一二階段基本相同，都是等資料就緒後將其從核心拷貝到呼叫者的緩衝區。而非同步i/o模型不同。

影響i/o效能主要是第一階段等待資料就緒的時候。

提高i/o效能，首先要考慮i/o等的比重。

主要講述下i/o復用模型及select

i/o多路復用指核心一旦發現程序指定的乙個或多個io條件準備讀取，它就通知程序。

i/o復用一般用於一下場合：

客戶端程式要同時處理多個socket。

客戶端程式要同時處理使用者輸入和網路連線

tcp伺服器要同時處理監聽socket和連線socket。這時i/o復用使用最多的場合

伺服器要同時處理tcp和udp請求。

伺服器要同時監聽多個埠或者處理多種服務。

i/o復用雖然能同時監聽多個檔案描述符，但它本身是阻塞的。並且當多個檔案描述符同時就緒的同時，如果不採取額外的措施，程式就只能按照順序的依次處理其中的每乙個檔案描述符，這就使得伺服器程式看起來是序列工作的。當然如果要實現併發，只能使用多執行緒或多程序程式設計。

select系統呼叫的用途是：提供輪詢等待的方式從多個檔案描述符中獲取狀態變化後的訊息

/* according to posix.1-2001 */
#include 
/* according to earlier standards */
#include 
#include 
#include 
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
struct timeval ;
//第乙個引數nfds指定要堅挺的檔案描述符的總數，測試的範圍是在0到nfds-1的檔案描述（nfds為這些檔案描述符的最大值+1，因為檔案描述符是從0開始的）。
//後面4個引數是輸入輸出型引數，第2、3、4引數型別都是fd_set*（檔案描述符集）。readfds、writefds、exceptfds分別指向可讀、可寫、可寫的檔案描述符集。當select呼叫返回時，核心將修改它們通知應用程式那個檔案描述符就緒。
//最後乙個引數timeout用來設定select呼叫的超時時間。採用timeval結構型別的指標，核心將修改它來告訴應用程式select等待了多久。
//select成功返回就緒的檔案描述符的總數；返回0時，說明還沒有檔案描述符就緒。失敗返回-1並設定errno

select操作函式

void fd_clr(int fd, fd_set *set);//用來清除set中fd相關的位
int fd_isset(int fd, fd_set *set);//用來檢測set中fd相關的位是否為真
void fd_set(int fd, fd_set *set);//用來設定set中fd相關的位
void fd_zero(fd_set *set);//用來清除set中的所有`


include#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int fds[1024];
static
void usage(const
char* proc)
int startup(const
char* ip,int port)
struct sockaddr_in local;
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)//繫結位址資訊
if(listen(sock,5)<0)//伺服器監聽網路
return sock;
}int main(int argc,char* argv)
int listen_sock=startup(argv[1],atoi(argv[2]));//監聽套接字
int nums=sizeof(fds)/sizeof(fds[0]);
int maxfd=-1;
int i=1;
for(i=1;i1;//將放檔案描述符的陣列初始化位-1
}fds[0]=listen_sock;//用陣列的第乙個放listen_sock
while(1)
;fd_set rfds;//定義檔案描述符集
fd_zero(&rfds);//每次進來將清除rfds的全部位
maxfd=-1;
for(i=0;i//遍歷fds陣列，看哪個檔案描述符有效}}
switch(select(maxfd+1,&rfds,null,null,&timeout))
if(i==0 && fd_isset//listen_sock(listen_sock,&rfds))
printf("get a new client[%s,%d]\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));
int j=1;
for(j=1;j//將新的識別符號檔案描述符放入fds中
}if(j==nums)
else
}//if
else
if((i>0)&&fd_isset(fds[i],&rfds))//第二次輪詢的時候fds[i]=new_fd ready,進行讀事件
else
if(s==0)
else
}}//else if
else
{}}//for
}//default
break;
}//switch
}//while
return
0;}


#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void usage(const
char* proc)
int main(int argc,char* argv)
int sock=socket(af_inet,sock_stream,0);
if(sock<0)
struct sockaddr_in remote;
remote.sin_family=af_inet;
remote.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
remote.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
if(connect(sock,(struct sockaddr*)&remote,sizeof(remote))<0)
char buf[1024];
while(1)
}return
0;}

select缺點

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IO多路復用之select

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