I/O多路转接（一）之select_server

系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型。select系统调用是用来让我们的程序监视 多个文件句柄的状态变化的。程序会停在select这里等待，直到被监视的文件句柄有一个或 多个发生了状态改变。

关于文件句柄，其实就是一个整数，我们最熟悉的句柄是0、1、2三 个，0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误输出。0、1、2是整数表示的，对应的FILE * 结构的表⽰示就是stdin、stdout、stderr。

参数nfds是需要监视的最大的文件描述符值+1；
rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合，可写文件描述符的集 合及异 常文件描述符的集合。
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。

下面的宏提供了处理这三种描述词组的方式:

FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；用来清除描述词组set中相关fd 的位

FD_ISSET(int fd,fd_set*set)；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）；用来设置描述词组set中相关fd的位 >

FD_ZERO（fd_set*set）；用来清除描述词组set的全部位

参数timeout为结构timeval，用来设置select()的等待时间，其结构定义如下：

       struct timeval {             long    tv_sec;         /* seconds */             long    tv_usec;        /* microseconds */        };

如果参数timeout设为：

（1）NULL：则表示select（）没有timeout，select将一直被阻塞，直到某个⽂文件描述符上发生了 事件。
（2）0：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。
（3）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   文件描述词为无效的或该文件已关闭     EINTR    此调用被信号所中断     EINVAL    参数n 为负值。 ENOMEM   核心内存不足

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被清空。

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。
（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，
一是用于在select 返回后，array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。
二是select 返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空，则每次开始 select前都要重新从array取得fd 逐一加入（FD_ZERO最先），扫描array的同时取得fd最大值maxfd，用于select的第一个 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）。

select缺点：

（1）每次调用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支持的文件描述符数量太小了，默认是1024

select使用：
使用select编写简单的网络服务器：
server端：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/time.h>#include <unistd.h>#include <sys/select.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <errno.h>#include <string.h>static void usage(const char* proc){     printf("Usage:%s [local_ip] [local_port]\n", proc);}int startup(const char* _ip, int _port){     int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if(sock < 0)    {         perror("socket\n");        exit(2);    }    int opt = 1;    setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));    struct sockaddr_in local;    local.sin_family = AF_INET;    local.sin_port = htons(_port);    local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip);    if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0)    {         perror("bind");        exit(3);    }    if(listen(sock, 10) < 0)    {         perror("listen");        exit(4);    }    return sock;}int fds_array[sizeof(fd_set)*8];int main(int argc, char* argv[]){     if(argc != 3)    {         usage(argv[1]);        return 1;    }    int listen_sock = startup(argv[1], atoi(argv[2]));    int num = sizeof(fds_array)/sizeof(fds_array[0]);    int i = 0;    for(; i<num; ++i)    {         fds_array[i] = -1;    }    fds_array[1] = listen_sock;    while(1)    {         int maxfd = -1;        fd_set rfds;        fd_set wfds;        FD_ZERO(&rfds);        FD_ZERO(&wfds);        for(i=0; i<num; i++)        {             if(fds_array[i] == -1)            {                    continue;            }            FD_SET(fds_array[i], &rfds);            FD_SET(fds_array[i], &wfds);            if(maxfd < fds_array[i])            {                 maxfd = fds_array[i];            }//更新maxfd        }        struct timeval timeout = {5, 0};        switch( select(maxfd+1,&rfds, &wfds, NULL, NULL) )        {             case -1:                perror("select");                break;            case 0:                printf("timeout...\n");                break;            default:                {                     for(i=0; i<num; i++)                    {               if(fds_array[i] == -1)                                          {                             continue;                        }                        if(i == 1 && FD_ISSET(fds_array[i], &rfds))                            //监听到就绪的消息                        {                             struct sockaddr_in client;                                  int len = sizeof(client);                            int new_sock = accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client, &len );                            if(new_sock < 0)                            {                                 perror("accept");                                continue;                            }                            printf("get a new client...[%s : %d]\n", inet_ntoa(client.sin_addr),\                                    ntohs(client.sin_port));                            int j = 1;                            for(; j<num; j++)                            {                                 if(fds_array[j] == -1)                                {                                     break;                                }                            }                            if(j == num)                            {                                printf("fds_array is full!!\n");                                close(new_sock);                            }                            else                            {                                 fds_array[j] = new_sock;                            }                        }//fi                        else if(i != 1  && (FD_ISSET(fds_array[i], &rfds) \                                    || FD_ISSET(fds_array[i], &wfds)))                            //普通事件就绪                            {                             char buf[1024];                            if(FD_ISSET(fds_array[i], &rfds))//读事件就绪                            {                                 ssize_t s = read(fds_array[i], buf, sizeof(buf)-1);                                 if(s > 0)                                   {                                    buf[s] = 0;                                    printf("client# %s\n", buf);                                    if(FD_ISSET(fds_array[i],&wfds))                                     {                                         printf("please Enter# \n");                                        fflush(stdout);                                        ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf)-1);                                        if(s > 0)                                        {                                             buf[s-1] = 0;                                            ssize_t s = write(fds_array[i], buf, strlen(buf));                                            if(s > 0)                                            {                                                buf[s] = 0;                                                printf("server# %s\n", buf);                                                continue;                                            }                                            else if(s == 0)                                            {                                                 close(fds_array[i]);                                                fds_array[i] = -1;                                                continue;                                            }                                            else                                            {                                                 perror("write");                                                close(fds_array[i]);                                                fds_array[i] = -1;                                                continue;                                            }                                        }                                        else if(s == 0)                                        {                                             printf("client is quit...\n");                                            close(fds_array[i]);                                            fds_array[i] = -1;                                            continue;                                        }                                        else                                        {                                             perror("read");                                            close(fds_array[i]);                                                    fds_array[i] = -1;                                            continue;                                        }                                     }                                          }                                else if(s == 0)                                {                                     printf("client is quit...\n");                                    close(fds_array[i]);                                    fds_array[i] = -1;                                    continue;                                }                                else                                {                                     perror("read");                                    close(fds_array[i]);                                            fds_array[i] = -1;                                    continue;                                }                            }                        }//fi else                    }//for                }//default        }//switch    }//while    return 0;}

client端：使用了一个简单的输出重定向（dup2）
可以参考上篇博客：
http://blog.csdn.net/qq_36221862/article/details/73839290

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <unistd.h>#include <errno.h>#include <arpa/inet.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>static void usage(const char* proc)  //使用说明{      printf("Usage:%s [local_ip] [local_port]\n", proc);}//tcp_client server_ip server_portint main(int argc, char* argv[]){     if(argc != 3)    {         usage(argv[0]);        return 1;    }    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM , 0);    if(sock < 0)    {         perror("socket\n");        return 2;    }    struct sockaddr_in server;    server.sin_family = AF_INET;    server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);    if(connect(sock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) < 0)    {         perror("connect\n");        return 3;    }    umask(0);    int fd = open("./log", O_WRONLY|O_CREAT, 0644);    if(fd < 0)    {         perror("open");        return 4;    }    close(1);    int ret = dup2(fd, 1);    printf("connect success\n");    char buf[1024];    while(1)    {         printf("please Enter# \n");        fflush(stdout);        ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf)-1);        if(s > 0)        {             buf[s-1] = 0;            write(sock, buf, strlen(buf));            s = read(sock, buf, sizeof(buf)-1);            if(s > 0)            {                 buf[s] = 0;                printf("server echo# %s\n ", buf);            }        }    }    close(fd);    close(sock);    return 0;}

运行结果：