多路復用 select

在之前寫過一篇五種i/o模型，感興趣的可以去看一下，今天主要講其中的一種，那就是i/o多路復用。因為i/o多路復用可以使乙個程序同時處理多個連線。這對提高程式的效能至關重要。對於io復用的概念與理解在上文說的挺清楚了。本文主要說實現io復用的系統呼叫。

在linux下，實現io復用的系統呼叫主要有三個：select、poll和epoll，下面我們將對其進行逐一講解。

##select

select是通過將需要監聽的檔案描述符加入相應的檔案描述符集合(readset、writeset，exceptset)，由核心負責監視相應的檔案描述符是否就緒。

###select api

select函式原形如下：

#include #include int select(int nfds,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout)

#include typedef long int __fd_mask;
#define __nfdbits (8 * (int) sizeof (__fd_mask))
typedef struct
fd_set;

fd_set結構體的定義實際包含的是fds_bits位陣列，該陣列的每個元素的每一位標記乙個檔案描述符其大小固定，由fd_setsize指定（/usr/include/bits/typesizes.h中），在當前核心中數值為1024，可見每次select系統呼叫可監聽處理的檔案描述符最大數量為1024。

由於位操作過於繁瑣，所以我們採用下列一些的巨集來操作該結構體中的位：

fd_zero(fd_set *fdset);將指定的檔案描述符集清空。在對檔案描述符集合進行設定前，必須對其進行初始化，如果不清空，由於在系統分配記憶體空間後，通常並不作清空處理，所以結果是不可知的。

**fd_set(fd_set *fdset);**用於在檔案描述符集合中增加乙個新的檔案描述符。

**fd_clr(fd_set *fdset);**用於在檔案描述符集合中刪除乙個檔案描述符。

*fd_isset(int fd,fd_set fdset);用於測試指定的檔案描述符是否在該集合中。

最後乙個引數是超時時間

，是乙個struct timeval結構體指標，該結構體定義如下：

有兩個成員，乙個是秒，乙個是毫秒，

struct timeval

超時時間可以設定到微秒級別，有三種設定情況：

null：阻塞等待，直到某個檔案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。

> 0：指定超時時間，如果在該時間段裡沒有事件發生，select將超時返回。

####返回值

成功：返回就緒的檔案描述符（可讀、可寫、異常）的總數。

超時：返回0

失敗：返回-1，並設定errno

若在等待的過程中被訊號打斷，也返回-1，errno設定為eintr。

####檔案描述符就緒的條件

在網路程式設計中，下列情況下socket可讀：

1、socket核心接收快取區中的位元組數大於或等於其低水位標記so_rcvlowat。此時可以無阻塞地讀該socket，並且讀操作返回的位元組數大於0。

2、socket通訊對方關閉連線。此時對該socket讀操作將返回0。

3、監聽socket上有新的連線請求。

4、socket上有未處理的錯誤。此時我們可以使用getsockopt來讀取和清除該錯誤。

下列情況下socket可寫：

1、socket核心傳送緩衝區中的可用位元組數大於或等於其低水位標記so_sndlowat。此時我們可以無阻塞寫該socket，並且寫操作返回的位元組數大於0。

2、socket寫操作被關閉。對寫操作被關閉的socket執行寫操作將觸發乙個sigpipe訊號。

3、socket使用非阻塞connect連線成功或者失敗（超時）之後。

4、socket上有未處理的錯誤。此時我們可以使用getsockopt來讀取和清除該錯誤。

網路程式中，select能處理的異常情況只有一種：socket上接收到帶外資料。

不足：select監聽的最大檔案描述符受限於fd_setsize，unix系統通常會在標頭檔案「sys/select.h」中定義常量fd_setsize，一般為1024，要想更改需要重新編譯核心。而且因為select採取的是輪詢機制，當監聽的檔案描述符過多的話，效率會大大折扣。

在下文中將介紹一種新的實現ｉｏ復用的函式，poll，與select相比，poll突破了最大檔案描述符是1024的限制。

##程式示例

以select實現的簡單回射伺服器作為本文的結束。

#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#define   myport  8888
#define backlog 10
#define maxdatasize 1024
int main()
//位址重複利用
int on = 1;
if(setsockopt(sock_fd,sol_socket,so_reuseaddr,&on,sizeof(on)) < 0)
//bind（）函式
if(bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(struct sockaddr))==-1)
//listen（）函式
if(listen(sock_fd,backlog)==-1)
int i;
int client[fd_setsize];//儲存客戶端的套接字
//初始化
for(i = 0;i < fd_setsize;i++)
int nready = 0; //接受select的返回值
int maxi = -1; //儲存陣列下標
int maxfd = sock_fd;//初始化nfds
fd_set rset; //定義可讀事件集合
fd_set allset; //備份
fd_zero(&allset);
fd_set(sock_fd,&allset);
while(1)
else if(0 == nready)
//當客戶端請求連線
if(fd_isset(sock_fd,&rset))
printf("client ip: %s\t port : %d\n",inet_ntoa(their_addr.sin_addr),ntohs(their_addr.sin_port));
//將客戶端的套接字存入client
for(i = 0;i < fd_setsize;i++)
}//判斷是否達到連線上限
if(i == fd_setsize)
//將新加入的客戶端放入監聽隊伍
fd_set(new_fd,&allset);
//更新nfds
if(new_fd > maxfd)
//更新maxi
if(i > maxi)
//判斷是否已經處理完事件
if((--nready) == 0)
}//當客戶端傳送資料
for(i = 0;i <= maxi;i++)
if(fd_isset(connfd,&rset))
else if(numbytes == 0)
send(connfd,buf,numbytes,0);
}if((--nready) == 0)}}
close(sock_fd);
close(new_fd);
return 0;
}

多路復用 select

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