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【1】函数原型
#include<sys/select.h> int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds, struct timeval *timeout);
【2】各个参数含义
int maxfdp是一个整数值,是指集合中所有文件描述符的范围,即所有文件描述符的最大值加1,因为文件描述符是从0开始的。
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(file descriptor),即文件句柄。
- readfds需要检测可读文件描述符的集合;
- writefds需要检测可写文件描述符的集合;
- errorfds需要检测的异常文件描述符的集合。
fd_set集合可以通过一些宏由人为来操作。如下:
#include<sys/select.h> FD_ZERO(fd_set *fdset) //清空fdset与所有文件句柄的联系。 FD_SET(int fd, fd_set *fdset) //建立文件句柄fd与fdset的联系。 FD_CLR(int fd, fd_set *fdset) //清除文件句柄fd与fdset的联系。 FD_ISSET(int fd, fdset *fdset) //检查fdset联系的文件句柄fd是否可读写,>0表示可读写。
struct timeval结构用于描述一段时间长度,如果在这个时间内,需要监视的描述符没有事件发生则函数返回,返回值为0。 结构如下:
struct timeval { time_t tv_sec; /* 代表秒精度seconds */ suseconds_t tv_usec; /*代表的是微秒精度(10的-6次方秒) */ };
struct timeval结构用于设置select的超时时间,如果在这个时间内,需要监视的描述符没有事件发生则函数返回,返回值为0。
- 若timeout所指向的结构ΪNULL,则select将一直被阻塞,直到某个文件描述符上发生了事件。
- 若timeout所指向的结构设为固定时间,则如果在指定的固定时间段里有事件发生或者时间耗尽,函数均返回。
- 若timeout所指向的结构置Ϊ0,则为非阻塞,仅检测描述符集合的状态,然后立即返回,并不等待外部事件的发生。
函数返回值 :返回对应位仍然为1的fd的总数。
注意:只有那些可读,可写以及有异常条件待处理的fd位仍然为1,否则为0。
select函数会将传递进来的fd_set更改,只保留可读,可写以及有异常的fd位为1。
简单总结:三个fd_set分别监视文件描述符的读写异常变化,如果有select会返回一个大于0的值。如果没有则在timeout的时间后select返回0,若发生错误返回负值。fd_set可以传入NULL值,表示不关心任何文件的读/写/异常变化。
【3】简单理解fd_set结构
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bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
(1)执行fd_set set; FD_ZERO(&set);则set用位表示是0000,0000。
(2)若fd=5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)
(3)若再加入fd=2,fd=1,则set变为0001,0011
(4)执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
(5)若fd=1,fd=2上都发生可读事件,则select返回,此时set变为0000,0011。
注意:没有事件发生的fd=5会被清空。
【4】select模型的特点
从上边我们可以得到select模型的特点:
(1) 文件描述符个数有限,一般来说这个数目和系统内存关系很大。select使用位域的方式来传递关心的文件描述符,位域就有最大长度。select使用位域的方式传回就绪的文件描述符,调用者需要循环遍历每一个位判断是否就绪,当文件描述符个数很多,但是空闲的文件描述符大大多于就绪的文件描述符的时候,效率很低。
(2) 将fd加入select监控集的同时,还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd.
一是用于再select 返回后,array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断,用于获取哪些文件描述符是就绪的。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空,所以每次开始select前都要重新从array取得fd逐一加入。扫描array的同时取得fd最大值maxfd再加一,用作select的第一个参数。
(3) select模型必须在select前循环array(将fd加入fd_set,取maxfd作参数使用),并且在select返回后循环array(FD_ISSET判断是否有事件发生)。
【5】select函数的使用过程
先调用宏FD_ZERO将指定的fd_set清零,然后调用宏FD_SET将需要测试的fd加入fd_set,接着调用函数select测试fd_set中的所有fd,最后用宏FD_ISSET检查某个fd在函数select调用后,相应位是否仍然为1。
【6】程序示例
下面是一个基于TCP的客户端服务器交互的程序,建立三次连接后若client客户端不发送数据,则服务器端会一直轮询fdset集合等待client客户端发送数据,直到client发送数据,select会检测到有事件就绪,再进行处理,timeout设置为5秒,若5秒内没有数据发送到服务器则会打印出"time out"。
程序如下:
server.c
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<string.h> #include<assert.h> #include<arpa/inet.h> #include<netinet/in.h> #include<sys/socket.h> #include<sys/time.h> #define MAXFD 10 //fds数组的大小 void fds_add(int fds[],int fd) //将文件描述符添加进fds数组中 { int i=0; for(;i<MAXFD;++i) { if(fds[i]==-1) { fds[i]=fd; break; } } } int main() { int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); assert(sockfd!=-1); printf("sockfd=%d\n",sockfd); struct sockaddr_in saddr,caddr; memset(&saddr,0,sizeof(saddr)); saddr.sin_family=AF_INET; saddr.sin_port=htons(6000); saddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); int res=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr)); assert(res!=-1); //创建监听队列 listen(sockfd,5); //定义fdset集合 fd_set fdset; //定义fds数组 int fds[MAXFD]; int i=0; for(;i<MAXFD;++i) { fds[i]=-1; } //将文件描述符添加到fds数组当中 fds_add(fds,sockfd); while(1) { FD_ZERO(&fdset);//将fdset数组清0 int maxfd=-1; int i=0; //for循环找到fds数组中就绪事件的最大下标 for(;i<MAXFD;i++) { if(fds[i]==-1) { continue; } FD_SET(fds[i],&fdset); if(fds[i]>maxfd) { maxfd=fds[i]; } } struct timeval tv={5,0}; //设置超时时间5秒 int n=select(maxfd+1,&fdset,NULL,NULL,&tv);//select系统调用,在这里我们只关注读事件 if(n==-1) //失败 { perror("select error"); } else if(n==0)//超时,表示没有任何文件描述符返回 { printf("time out\n"); } else//有就绪事件产生 { //由于我们只能通过select的返回值知道就绪事件的个数,而无法知道具体是哪些事件就绪 //因此,需要遍历每一个文件描述符进行判断 for(i=0;i<MAXFD;++i) { if(fds[i]==-1) //如果fds[i]==-1则表示该事件未就绪 { continue; } if(FD_ISSET(fds[i],&fdset)) //判断该文件描述符对应的事件是否就绪 { //对文件描述符分两种情况进行判断 if(fds[i]==sockfd) //文件描述符是套接字,表示有新的客户端请求连接则进行accept { //accept struct sockaddr_in caddr; int len=sizeof(caddr); int c=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&caddr,&len); //接受新的客户端连接 if(c<0) { continue; } printf("accept c=%d\n",c); fds_add(fds,c);//将连接套接字添加进存放文件描述符的数组中 } else //已经存在的客户端发送数据,则进行接收数据 recv { char buff[128]={0}; int res=recv(fds[i],buff,127,0); if(res<=0) { close(fds[i]); fds[i]=-1; printf("one client over\n"); } else { printf("recv(%d)=%s\n",fds[i],buff); //输出客户端发送的信息 send(fds[i],"OK",2,0); //向客户端回复消息 } } } } } } }
client.c
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<string.h> #include<assert.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h> int main() { int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); assert(sockfd != -1 ); //设置地址信息 struct sockaddr_in saddr; memset(&saddr,0,sizeof(saddr)); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port = htons(6000); saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //向服务器发起链接 int res = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr)); assert(res != -1); while(1) { char buff[128] = {0}; printf("Please Input:"); fgets(buff,128,stdin); if(strncmp(buff,"end",3) ==0 ) { break; } send(sockfd,buff,strlen(buff),0); memset(buff,0,128); recv(sockfd,buff,127,0); printf("RecvBuff:%s\n",buff); printf("\n"); } close(sockfd); }
![](https://www.eimg.top/images/2020/01/05/cbebfe00a9a003600e82b90e9f01d328.png)
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【7】select的缺点
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单个进程可监视的fd数量被限制,即能监听端口的大小有限。 一般来说这个数目和系统内存关系很大,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位机默认是1024个。64位机默认是2048.
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对socket进行扫描时是线性扫描,即采用轮询的方法,效率较低:当套接字比较多的时候,每次select()都要通过遍历FD_SETSIZE个Socket来完成调度,不管哪个Socket是活跃的,都遍历一遍。这会浪费很多CPU时间。
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需要维护一个用来存放大量fd的数据结构,这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大