I/O复用——select（一）-优快云博客

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I/O复用

TCP编程流程的一些缺陷

缺点1：收发效率较低，当客户端发送一次数据后就断开，若再次发送只能重新连接
需求：当一个客户端和服务器建立连接，完成整个交互过程（和服务器存在多次的收发数据）之后，再断开连接
解决：给recv()/send()处加个死循环，直至数据交互完成退出

缺点2：当有多个客户端需要和服务器传输数据时，若正在和服务器通信的客户端不结束，其他的客户端只能在listen()的监听队列里等待，假设正在通信的客户端迟迟不收发数据（占着茅坑不拉屎）也不断开连接，此时后面的客户端必将耗费大量的时间等待，处理效率极低
解决：I/O复用

I/O复用

I/O复用使得程序能同时监听多个文件描述符，网络程序在下列情况下需要使用I/O复用技术：

TCP服务器同时要处理监听套接字和连接套接
服务器要同时处理TCP请求和UDP请求
程序要同时处理多个套接字
客户端程序要同时处理用户输入和网络连接
服务器要同时监听多个端口

I/O复用虽然能同时监听多个文件描述符，但它本身是阻塞的。并且当多个文件描述符同时就绪时，如果不采取额外的措施，程序就只能按顺序依处理其中的每一个文件描述符，这使得服务器看起来好像是串行工作的。如果要提高并发处理的能力，可以配合使用多线程或多进程等编程方法

I/O复用的工作流程

I/O复用

select

#include <sys/select.h>

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

成功时返回就绪（可读、可写和异常）文件描述符的总数；如果在超时时间内没有任何文件描述符就绪， select将返回0；失败返回-1；如果在 select等待期间，程序接收到信号，则 select立即返回-1，并设置errno为 EINTR

参数	含义
maxfd	指定的被监听的文件描述符的总数。通常被设置为 select监听的所有文件描述符中的最大值+1
readfds	可读事件类型
writefds	可写事件类型
exceptfds	异常事件类型
timeout	指定一个时间（定时时间），若指定为空表示永久阻塞

fd_set结构

#define __FD_SETSIZE 1024
typedef long int __fd_mask;
#define _NFDBITS (8*(int) sizeof(__fd_mask))  // 32
typedef struct
{
#ifdef __USE_XOPEN
	__fd_mask fds_ bits[__FD_SETSIZE/ __NFDBITSI]; // 32
#define __FDS_BITS(set) ((set)->fds bits)
#else
	__fd_mask __fds_bits[__FD_SETSIZE/ __NFDBITSE]; // 32
#define __FDS_BITS(set) ((set)-> __fds_bits)
#endif
}fd_set;

fd_set包含一个32个元素的long int类型的数组，即32*32 = 1024位的数组
fd_set关注描述符的方式：使用每一个比特位记录一个文件描述符，文件描述符的值在位移上表现
将maxfd设置为文件描述符中的最大值+1的含义：提高select底层的执行效率，select只需要监管比maxfd小的位

通过下列宏可以访问 fd_set结构中的位

FD_ZERO (fd_set *fdset)；// 清除fdset的所有位
FD_SET (int fd, 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

readfds、writefds、exceptfds是在线修改的

select首先会将用户传递的readfds、writefds、exceptfds拷贝到内核结构（死循环）上，来监听所关注的文件描述符上是否有事件发生，结束后会先将用户传递的readfds、writefds、exceptfds清空，再将所以就绪的文件描述符拷贝到readfds、writefds、exceptfds上，此时只有就绪的文件描述符相应的位为1，所以每次调用 select之前，都必须重新设置三个结构体变量，用户程序必须通过某种机制记录所有的文件描述