Linux IO多路复用之select总结

淩亂°似流年 2022-04-24 05:38 172阅读 0赞

**1、基本概念**

IO多路复用是指内核一旦发现进程指定的一个或者多个IO条件准备读取，它就通知该进程。IO多路复用适用如下场合：

（1）当客户处理多个描述字时（一般是交互式输入和网络套接口），必须使用I/O复用。

（2）当一个客户同时处理多个套接口时，而这种情况是可能的，但很少出现。

（3）如果一个TCP服务器既要处理监听套接口，又要处理已连接套接口，一般也要用到I/O复用。

（4）如果一个服务器即要处理TCP，又要处理UDP，一般要使用I/O复用。

（5）如果一个服务器要处理多个服务或多个协议，一般要使用I/O复用。

与多进程和多线程技术相比，I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程，从而大大减小了系统的开销。

**2、select函数**

该函数准许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发送，并只在有一个或多个事件发生或经历一段指定的时间后才唤醒。函数原型如下：

#include <sys/select.h>
    #include <sys/time.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <unistd.h>
    
    int select(int maxfdp1,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout);
    返回值：就绪描述符的数目，超时返回0，出错返回-1

函数参数介绍如下：

（1）第一个参数maxfdp1指定待测试的描述字个数，它的值是待测试的最大描述字加1（因此把该参数命名为maxfdp1），描述字0、1、2...maxfdp1-1均将被测试。

因为文件描述符是从0开始的。

（2）中间的三个参数readset、writeset和exceptset指定我们要让内核测试读、写和异常条件的描述字。如果对某一个的条件不感兴趣，就可以把它设为空指针。struct fd\_set可以理解为一个集合，这个集合中存放的是文件描述符，可通过以下四个宏进行设置：

void FD\_ZERO(fd\_set \*fdset);           //清空集合

void FD\_SET(int fd, fd\_set \*fdset);   //将一个给定的文件描述符加入集合之中

void FD\_CLR(int fd, fd\_set \*fdset);   //将一个给定的文件描述符从集合中删除

int FD\_ISSET(int fd, fd\_set \*fdset);   // 检查集合中指定的文件描述符是否可以读写

//返回值：若fd在描述符集中，返回非0值；否则，返回0.

（3）timeout告知内核等待所指定描述字中的任何一个就绪可花多少时间。其timeval结构用于指定这段时间的秒数和微秒数。

struct timeval\{

long tv\_sec;   //seconds

long tv\_usec;  //microseconds

\};

这个参数有三种可能：

（1）永远等待下去：仅在有一个描述字准备好I/O时才返回。为此，把该参数设置为空指针NULL。（timeout == NULL）

（2）等待一段固定时间：在有一个描述字准备好I/O时返回，但是不超过由该参数所指向的timeval结构中指定的秒数和微秒数。

（`timeout->tv_sec != 0||timeout->tv_usec != 0`）

（3）根本不等待：检查描述字后立即返回，这称为轮询。为此，该参数必须指向一个timeval结构，而且其中的定时器值必须为0（`timeout->tv_sec == 0 && timeout->tv_usec == 0`）。

函数返回值介绍：

（1）返回值-1表示出错。这是可能发生的，例如，在所指定的描述符一个都没有准备好时捕捉到一个信号。这种情况下，一个描述符集都不修改。

（2）返回值0表示没有描述符准备好。若指定的描述符一个都没准备好，指定的时间就过了，那么就会发生这种情况。此时，所有描述符集都会置0.

（3）一个正返回值说明了已经准备好的描述符数。该值是3个描述符集中已经准备好的描述符数之和，所以如果同一描述符已准备好读和写，那么在返回值中会对其计两次数。在这种情况下，3个描述符集中仍旧打开的位对应于已准备好的描述符。

对于"准备好"的含义要作一些更具体的说明。

*  若对读集（readfds）中的一个描述符进行的read操作不会阻塞，则认为此描述符是准备好的。
 *  若对写集（writefds）中的一个描述符进行的write操作不会阻塞，则认为此描述符是准备好的。
 *  若对异常条件集（exceptfds）中的一个描述符有一个未决异常条件，则认为此描述符是准备好的。现在，异常条件包括：在网络连接上到达带外的数据，或者在出于数据包模式的伪终端上发生了某些条件。
 *  对于读、写和异常条件，普通文件的文件描述符总是返回准备好。

如果在一个描述符上碰到了文件尾端，则select会认为该描述符是可读的。然后调用read，它返回0，这是UNIX系统指示到达文件尾端的方法。

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