Linux网络：I/O多路转接select

C+超级飞侠

于 2024-08-12 11:07:15 发布

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分类专栏： Linux 文章标签：数据库

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一、select函数的功能

1.1select函数原型解析

select是系统提供的一个用来实现多路复用的输入/输出模型：

1、select系统调用可以用来让我们监视多个文件描述符的状态变化

2、程序会一直停在select这里进行等待，直到一个或多个被监视的文件描述符发生了状态改变。

select函数原型：

#include <sys/select.h>

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

参数解析：

1、nfds 是需要监视的最大的文件描述符值+1。

2、rdset,wrset,exset 后三个参数分别对应需要检测的可读文件描述符集合、可写文件描述符集合、异常文件描述符集合。

3、参数 timeout 为 timeval的结构，用于设置 select()的等待时间。

timeval：

timeval结构用于描述一段时间的长度，如果在这个时间内，监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为 0。

1.2timeout的作用

1、NULL：表示 select()没有 timeout，也就是select 将一直被阻塞，直到某一个文件描述符发生了事件即发生了状态改变;

2、0：仅检测目标描述符集合的状态，然后立即进行返回，不等待外部事件的发生。

3、特定的时间值：如果在设定的指定时间断内没有事件发生，select将进行超时返回。

1.3fd_set

fd_set就是一个整数数组，严格来讲，其是一个位图结构。通过位图中不同的位对应的数来表示要监视的文件描述符，通常用于辅助配合selsect进行使用。

void FD_CLR(int fd, fd_set *set); 清除描述符集合set中相关的对应fd位

int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); 测试描述符集合set中相关的对应fd位

void FD_SET(int fd, fd_set *set); 设置描述符集合set中相关的对应fd位

void FD_ZERO(fd_set *set); 清楚描述符集合set中全部的对应fd位

1.4select函数的返回值

1、执行成功返回文件描述词状态已经改变的个数。

2、返回 0 代表在描述词状态在timeout 时间之前没有改变，没有返回。

3、当有错误发生时则返回-1，错误码errno被设置，此时readfds，writefds, exceptfds 和 timeout四个参数的值变为不可预测。

select函数错误值：

EBADF表示文件描述词为无效的或该文件已关闭。

EINTR表示此调用被信号所中断。

EINVAL表示参数n为负值。

ENOMEM表示核心内存不足。

二、socket就绪

2.1读就绪

1、socket内核中, 接收缓冲区里的字节数,大于等于低水位标记 SO_RCVLOWAT。此时可以无阻塞的读该文件描述符中的数据, 并且返回值大于 0。

2、socket TCP 通信中, 如果对端关闭连接, 此时对该socket读，则返回值为0，表示另一方关闭。

3、监听的 socket 上有新的连接请求。

4、监听的 socket 上有未处理的错误。

2.2写就绪

1、socket内核中, 发送缓冲区里的字节数,大于等于低水位标记 SO_RCVLOWAT。此时可以无阻塞的向该文件描述符中写入数据, 并且返回值大于 0。

2、socket 的写操作被关闭(close /shutdown)，如果对一个写操作被关闭的 socket 进行写操作, 会触发 SIGPIPE 信号;

3、socket 使用非阻塞 connect 连接成功或失败之后;

4、socket 上有未被读取的错误;

三、select的特点及不足

1、可监控的文件描述符个数取决于 sizeof(fd_set)的值，假设sizeof(fd_set)＝512，每 bit 表示一个文件描述符，则该服务器上支持的最大文件描述符是 512*8=4096。

2、将 fd 加入 select 监控集fd_set的同时，还需要再使用一个数据结构 array 也就是一个整形数组来保存放到 select 监控集中的fd。

3、当select返回后，之前创建的 array 作为源数据可以和 fd_set 进行 FD_ISSET 判断。

4、select 返回后会把以前加入的但并无事件发生的文件描述符 fd 清空，所以每次开始 select 前都要重新从 array 依次取得 fd 逐一加入，同时扫描array时取得fd最大值用于select的第一个参数。

slect的不足：

每次调用 select, 都要手动去设置 fd 集合, 从接口使用角度来说非常不便。

每次调用 select，都要把 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。

每次调用 select 都需要在内核遍历传递进来的所有 fd，当fd过多时，开销很大。

select 支持的文件描述符数量太小。