I/O复用——select

最新推荐文章于 2025-01-15 22:19:25 发布

浅时光〃

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分类专栏： Linux

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本文详细介绍了I/O复用机制中的select函数，包括其工作原理、参数含义以及如何处理文件描述符的就绪状态。讨论了如何设置文件描述符到readfds、writefds、execfds集合中，以及在select返回后如何判断哪些文件描述符已经就绪。此外，还提到了select函数的限制，如最大文件描述符数量和位操作的管理。

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I/O复用——一个进程或线程能同时对多个文件描述符（socket）提供服务。

select

记录每种时间的结构，在数组按位来记录关注的文件描述符上的事件
每次最多可以监听1024个文件描述符，并且其最大值是1023
select函数返回时，通过传递的结构体变量将结果带回，并且内核会修改用户变量

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

nfds:最大文件描述符的值+1（为了提高select底层调用的效率）

readfds：用户感兴趣的可读事件的文件描述符集合

writefds：可写事件的文件描述符集合

execfds：异常事件的文件描述符集合

timeout：设置超时时间，如果timeout为NULL，则select一直阻塞

返回值：-1 出错，返回值为0 时超时，返回值>0时，返回的是就绪的文件描述符个数

每次select调用之前都必须重新设置readfds、writefds、execfds

这里就存在两个问题

1、如何将文件描述符分别设置到readfds、writefds、execfds

这三个参数是fd_set结构指针类型，其结构体定义如下：

由以上定义可见，fd_set结构体仅包含一个整型数组，该数组的每个元素的每一位标记一个文件描述符。fd_set能容纳的文件描述符数量由FD_SETSIZE指定，这就限制了select能同时处理的文件描述符的总量。

由于位操作过于频繁，，我们应该使用下面的一系列宏来访问fd_set结构体中的为：

FD_ZERO(fd-set *fdset);//清除fdset的所有位

FD_SET(int fd，int fd_set *fdset)；//设置fdset的位fd

FD_CLR(int fd,fd_set *fdset);//清除fdset的位fd

int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);//测试fdset的位fd是否被设置

2、select返回后，如何知道哪些文件描述符就绪

select每次都会将所有的文件描述符返回（包括就绪的和未就绪的）

select返回后还必须循环探测具体哪些是就绪的文件描述符，探测就绪文件描述符的时间复杂度为O(n)

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<sys/select.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
void Init_fds(int *fds,int len)
{
	int i=0;
	for(;i<len;++i)
	{
		fds[i]=-1;
	}
}
void Insert_fd(int *fds,int fd,int len)
{
	int i=0;
	for(;i<len;++i)
	{
		if(fds[i]==-1)
		{
			fds[i]==fd;
			break;
		}
	}
}
void Delete_fd(int *fds,int fd,int len)
{
	int i=0;
	for(;i<len;++i)
	{
		if(fds[i]==fd)
		{
			fds[i]=-1;
			break;
		}
	}
}
int main()
{   //TCP服务器设置
	int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	assert(sockfd!=-1);

	struct sockaddr_in ser,cli;
	memset(&ser,0,sizeof(ser));
	ser.sin_family=AF_INET;
	ser.sin_port=htons(6000);
	ser.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
	int res=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&ser,sizeof(ser));
	assert(res!=-1);
	listen(sockfd,5);
	//将sockfd添加到fds中
	fd_set readfds;
	int fds[100];
	Init_fds(fds,100);
	Insert_fd(fds,sockfd,100);
	int maxfd=-1;
	//启动while循环
	while(1)
	{
		int maxfd=-1;//定义一个maxfd，每次添加时把maxfd找出来
		FD_ZERO(&readfds);
		int i=0;
		for(;i<100;++i)
		{
			if(fds[i]!=-1)
			{
				if(fds[i]>maxfd)
				{
					maxfd=fds[i];
				}
			FD_SET(fds[i],&readfds);//将fds中记录的值设置到readfds上
			}
		}
		int n=select(maxfd+1,&readfds,NULL,NULL,NULL);//启动select完成监听
		if(n<=0)
		{
			printf("select fail\n");
			continue;
		}
		for(i=0;i<100;++i)//循环探测那些文件描述符就绪 
		{
			if(fds[i]!=-1&&FD_ISSET(fds[i],&readfds))
			{
				if(fds[i]==sockfd)
				{
					int len=sizeof(cli);
					int c=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&cli,&len);//有客户端完成了三次握手，accept将c取出
					if(c<0)
					{
						printf("one client link error\n");
						continue;
					}
					Insert_fd(fds,c,100);//将返回的c插入到fds中
				}
				else//客户端有数据到达
				{
					int fd=fds[i];
					char buff[128]={0};
					int n=recv(fd,buff,127,0);
					if(n<=0)
					{
						close(fd);
						Delete_fd(fds,fd,100);
						continue;
					}
					printf("%d: %s\n",fd,buff);
					send(fd,"OK",2,0);
				}
			}
		}
	}
}