I/O多路转接之select服务器

旧城等待， 2022-06-11 07:16 152阅读 0赞

（1）每次调⽤用select，都需要把fd集合从⽤用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很⼤大 （2）同时每次调⽤用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很⼤大 （3）select⽀支持的⽂文件描述符数量太⼩小了，默认是1024 select 服务器  
发生了改变就是读事件写事件就绪  
文件描述符通常关心读事件、写事件、异常事件  
也可以关心至少一个或者有多个事件  
select是系统调用接口  
只负责等，一次等多个文件描述符就绪之后select就会返回通知上层

int select(int nfds, fd\_set \*readfds, fd\_set \*writefds, fd\_set \*exceptfds, struct timeval \*timeout);  
select的参数：  
nfds:等多个文件描述符中最大的加一  
后四个参数都是输入输出型参数  
输入型：哪些文件描述符关心对应类型的事件  
输出型：哪些你所关心的文件描述符对应得事件已经发生了

rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读⽂文件描述符的集合，可写⽂文件描述符的集 合及异 常⽂文件描述符的集合。  
struct timeval结构⽤用于描述⼀一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件 发⽣生则函数返回，返回值为0。

下⾯面的宏提供了处理这三种描述词组的⽅方式: FD\_CLR(inr fd,fd\_set\* set)；⽤用来清除描述词组set中相关fd 的位 FD\_ISSET(int fd,fd\_set \*set)；⽤用来测试描述词组set中相关fd 的位是否为真 FD\_SET（int fd,fd\_set\*set）；⽤用来设置描述词组set中相关fd的位 FD\_ZERO（fd\_set \*set）；⽤用来清除描述词组set的全部位 参数timeout为结构timeval，⽤用来设置select()的等待时间，其结构定义如下：

如果参数timeout设为： NULL：则表⽰示select（）没有timeout，select将⼀一直被阻塞，直到某个⽂文件描述符上发⽣生了 事件。 0：仅检测描述符集合的状态，然后⽴立即返回，并不等待外部事件的发⽣生。 特定的时间值：如果在指定的时间段⾥里没有事件发⽣生，select将超时返回

函数返回值： 执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数 如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间，没有返回； 当有错误发⽣生时则返回-1，错误原因存于errno，此时参数readfds，writefds，exceptfds和 timeout的值变成不可预测。错误值可能为： EBADF ⽂文件描述词为⽆无效的或该⽂文件已关闭 EINTR 此调⽤用被信号所中断 EINVAL 参数n 为负值。 ENOMEM 核⼼心内存不⾜足 常见的程序⽚片段如下： fs\_set readset； FD\_SET(fd,&readset); select(fd+1,&readset,NULL,NULL,NULL); if(FD\_ISSET(fd,readset))\{…⋯…⋯\}

理解select模型：  
理解select模型的关键在于理解fd\_set,为说明方便，取fd\_set长度为1字节，fd\_set中的每⼀一bit 可以对应⼀一个⽂文件描述符fd。则1字节长的fd\_set最⼤大可以对应8个fd。

（1）执⾏行fd\_set set; FD\_ZERO(&set);则set⽤用位表⽰示是0000,0000。  
（2）若fd＝5,执⾏行FD\_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)  
（3）若再加⼊入fd＝2，fd=1,则set变为0001,0011  
（4）执⾏行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待  
（5）若fd=1,fd=2上都发⽣生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。注意：没有事件 发⽣生的fd=5被清空。 基于上⾯面的讨论，可以轻松得出select模型的特点：  
（1)可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd\_set)的值。我这边服务 器上sizeof(fd\_set)＝ 512，每bit表示一个⽂文件描述符，则我服务器上⽀支持的最⼤大⽂文件描述符是512\*8=4096。据说 可调，另有说虽 然可调，但调整上限受于编译内核时的变量值。  
（1）可以有效突破select可监控的⽂文件描述符上 限。  
（2）将fd加⼊入select监控集的同时，还要再使⽤用一个数据结构array保存放到select监控集 中的fd，一是⽤用于再select 返回后，array作为源数据和fd\_set进⾏行FD\_ISSET判断。二是select 返回后会把以前加⼊入的但并无事件发⽣生的fd清空，则每次开始 select前都要重新从array取得fd 逐⼀一加入（FD\_ZERO最先），扫描array的同时取得fd最⼤大值maxfd，⽤用于select的第⼀一个 参 数。  
（3）可见select模型必须在select前循环array（加fd，取maxfd），select返回后循环array （FD\_ISSET判断是否有时间发⽣生）。

#include<stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <sys/time.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <unistd.h>
    #include<arpa/inet.h>
    #include<netinet/in.h>
    #include<string.h>
    #include<unistd.h>
    #include<stdlib.h>
    int fds[sizeof(fd_set)*8];   
    static void Usage(char*proc)
    {
       printf("%s [local_ip] [local port]\n");
    }
    int startUp(char*ip,int port)
    {
       int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
        if(sock<0)
        {
            perror("socket");
            exit(2);
        }
        struct sockaddr_in server;
        server.sin_family=AF_INET;
        server.sin_port=htons(atoi(port));
        server.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip);
        if(bind(sock,(struct sockaddr*)&server,sizeof(struct sockaddr_in))<0)
        {
            perror("bind");
            exit(3);
        }
        if(listen(sock,10)<0)
        {
            perror("listen");
            exit(4);
        }
        return sock;
    }
    int main(int argv,char*argc[])
    {
    
        if(argv!=3)
        {
            Usage(argc[0]);
            return 1;
        }
        int listen_sock=startUp(argc[1],argc[2]);
        int nums=sizeof(fd_set)*8;
        fd_set rds;
        int i=0;
        for(i=0;i<nums;i++)
        {
            fds[i]=-1;
        }
        while(1)
        {
          int max=-1;
          struct timeval timeout={
       5,0};
          fds[0]=listen_sock;
          for(i=0;i<nums;i++)
          {
              if(fds[i]>-1)
              {
                  FD_SET(fds[i],&rds);//在rdss设置所要关心的文件描述符对应的事件
              }
              if(max<fds[i])
              {
                  max=fds[i];
              }
          }
          switch(select(max+1,&rds,NULL,NULL,&timeout))// 执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数 
          {
              case 0:
                  printf("timeout...\n");
                  break;
              case -1:
                  perror("select");
                  break;
            default:
                  for(i=0;i<nums;i++)
                  { 
                      if(i==0&&FD_ISSET(fds[i],&rds))//判断listen_sock描述符上对应的事件是否就绪
                      {
                          struct sockaddr_in client;
                          socklen_t len=sizeof(client);
                          int  newsock=accept(listen_sock,(struct socketaddr*)&client,&len);//继续取出将要关心的对应的文件描述符上的对应的事件
                          if(newsock<0)
                          {
                              perror("accept");
                              return 2;
                          }
                          else
                          {
                              int j=0;
                              for(j=0;j<nums;j++)
                              {
                                  if(fds[j]==-1)
                                  {
                                      break;
                                  }
                              }
                              if(j==nums)
                              {
                                  close(newsock);
                              }
                              else
                              {
                                  fds[j]=newsock;//将新的所要关心的文件描述符对应的事件放到fds合适的位置
                              }
                          }
                      }
                    else if(i!=0&&FD_ISSET(fds[i],&rds))//如果不是监听套接字但是是其他文件描述符对应的读事件就绪了
                      {
                          char buf[1024];
                          ssize_t s=read(fds[i],buf,sizeof(buf)-1);
                          if(s>0)
                          {
                              printf("client say:%s\n",buf);
                          }
                          else if(s==0)
                          {
                              printf("client quit!\n");
                              close(fds[i]);
                              fds[i]=-1;
                          }
                          else
                          {
                              perror("read");
                              close(fds[i]);
                              fds[i]=-1;
                          }
                      }
                  }
          }
        }
        return 0;
    }

（1）每次调⽤用select，都需要把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  
（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大 ’  
（3）select⽀支持的⽂文件描述符数量太小了，默认是1024