Linux select服务器

select原理

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 *结构的表示就是stdin、stdout、stderr

select函数原型

 #include <sys/select.h> int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); void FD_CLR(int fd, fd_set *set);//将制定位清零 int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);//判断指定位是否被设置 void FD_SET(int fd, fd_set *set);//设置指定位 void FD_ZERO(fd_set *set);//全部清空

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可以对应一个⽂文件描述符fd。则1字节长的fd_set最⼤大可以对应8个fd。实际上就是位图
（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被清空。

程序代码

server

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/select.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/types.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <string.h>static void usage(char* arg){    printf("%s[local_ip][local_port]",arg);}int starup(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(port);    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);    int opt = 1;    setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));    if(bind(sock,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server)) < 0)    {        perror("bind");        exit(3);   }    if(listen(sock,10) < 0)    {        perror("listen");        exit(4);    }    return sock;}int rfds_array[sizeof(fd_set) * 8];int write_array[sizeof(fd_set) * 8];int main(int argc,char* argv[]){   // printf("%d\n",sizeof(fd_set));    if(argc != 3)    {        usage(argv[0]);        return 1;    }    int listen_sock = starup(argv[1],atoi(argv[2]));    int nums = 8 * sizeof(fd_set);    fd_set read_set;    fd_set write_set;    rfds_array[0] = listen_sock;    write_array[0] = -1;    int i = 1;    for(;i < nums; ++i)    {        rfds_array[i] = -1;        write_array[i] = -1;    }    while(1)    {        FD_ZERO(&write_set);        FD_ZERO(&read_set);        int max_fd = -1;       // FD_SET(listen_sock,&read_set);        for(i = 0;i < nums; ++i)        {            if(rfds_array[i] < 0)                continue;            if(max_fd < rfds_array[i])                max_fd = rfds_array[i];            FD_SET(rfds_array[i],&read_set);        }        for(i = 0;i < nums;++i)        {            if(write_array[i] == -1)                continue;            if(max_fd < write_array[i])                max_fd = write_array[i];            FD_SET(write_array[i],&write_set);        }        //struct timeval timeout;        //timeout.tv_sec = 2;        //timeout.tv_usec = 0;        int ret = select(max_fd + 1,&read_set,&write_set,NULL,NULL);        if(ret > 0)        {            for(i = 0; i < nums; ++i)            {                if(i == 0 && FD_ISSET(listen_sock,&read_set))                {                    struct sockaddr_in client;                    socklen_t len = sizeof(client);                    int new_sock = accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client,&len);                    if(new_sock <= 0)                    {                        perror("accept");                       // continue;                                            }                    else                    {                        int j = 1;                        for(; j < nums; ++j)                        {                            if(rfds_array[j] == -1)                                break;                        }                        if(j < nums)                        {                            rfds_array[j] = new_sock;                        }                        else                        {                            printf("fd_set is full\n");                            close(new_sock);                //            continue;                        }                        printf("new client come %s %d\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));                        for(j = 0;j < nums;++j)                        {                            if(write_array[j] == -1)                                break;                        }                        if(j < nums)                            write_array[j] = new_sock;                        else                        {                            printf("cannot write\n");                           }                    }                }//i == 0                else if(i > 0 && FD_ISSET(rfds_array[i],&read_set))                {                    char buf[1024];                    ssize_t s = read(rfds_array[i],buf,sizeof(buf) - 1);                    if(s == 0)                    {                        printf("client is quit..\n");                        close(rfds_array[i]);                        int j = 0;                        for(;j< nums; ++j)                        {                            if(write_array[j] == rfds_array[i])                                break;                        }                        if(j < nums)                            write_array[j] = -1;                        rfds_array[i] = -1;                 //       continue;                    }                    else if(s < 0)                    {                        perror("read");                        close(rfds_array[i]);                        rfds_array[i] = -1;                 //       continue;                    }                    else                    {                        buf[s] = 0;  //                      printf("%s %d:",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));                        printf("%s\n",buf);                 //       write(rfds_array[i],buf,strlen(buf));                    }                }//i > 0                if(write_array[i] != -1 && FD_ISSET(write_array[i],&write_set))                {                    char* buf = "hello word";                    printf("%s\n",buf);                    write(write_array[i],buf,strlen(buf));                }            }//for        }        else if(ret == 0)        {            printf("nothing is ready..\n");        }        else        {            perror("select");            return 5;        }    }    return 0;}

client

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/select.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/types.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <string.h>#include <fcntl.h>static void usage(char* arg){    printf("%s[server_ip][server_port]\n",arg);}int main(int argc,char* argv[]){    if(3 != argc)    {        usage(argv[0]);        return 1;    }    int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);     if(sock < 0)    {        perror("sock");        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");        return 3;    }    close(1);    int ret = dup(sock);//使用dup重定向    if(ret<0)    {        perror("dup");        return 4;    }    close(sock);    char buf[1024];    while(1)    {        ssize_t ret = read(0,buf,sizeof(buf)-1);        if(ret<0)        {            perror("read");            return 5;        }        buf[ret-1]=0;        printf("%s",buf);        fflush(stdout);    }    return 0;}

select优缺点

优点

（1）select()的可移植性更好，在某些Unix系统上不支持poll()
（2）select() 对于超时值提供了更好的精度：微秒，而poll是毫秒

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