I/O多路转接----select

来源：互联网发布：让mac变成显示器编辑：程序博客网时间：2024/05/16 11:52

我们知道系统IO中有五种模型：阻塞I/O, 非阻塞I/O，信号驱动I/O，以及多路复用(select，poll，epoll)这四种是同步模型，还有一种是异步I/O模型；在I/O当中，我们知道它包含两件事情，一件事叫做等，另一件就是数据搬迁；其中这五种模型就是对事件进行等的操作；其中，多路复用(多路转接)中的三种服务器是最高效的等，所以，我们来对他们进行一个研究：

select介绍

1、select函数介绍

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);第一个参数nfds：所有文件描述符中最大值加1；第二个参数readfds：可读事件的文件描述符集合；第三个参数writefds：可写事件的文件描述符集合；第四个参数exceptfds：异常事件的文件描述符集合；第五个参数timeout：设定超市时间；

其中最后四个即是输入型参数也是输出型参数，四个函数的输入与输出的含义不一样：输入表示关心那些文件描述符对应的特定事件发生；输出表示那些所关心的那些文件描述符已经就绪；

三种事件处理的宏函数

void FD_CLR(int fd, fd_set* set); //用来清除描述词组set中相关fd的位int 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void FD_SET(int fd, fd_set* set); //用来设置描述符词组中set中相关fd的位void FD_ZERO(fd_set* set); //用来清除描述词组set的全部位

timeout参数介绍：

NULL: 则表示select()没有timeout，select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件；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；特定的时间值：如果在指定的时间段里没有发生事件，则超时返回；

select服务器端的实现

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/types.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <string.h>#include <sys/select.h>int fds_array[sizeof(fd_set)*8];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");        return 3;    }    int opt = 1;    setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));//解决server bind error的问题；    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");        return 4;    }    if(listen(sock, 10) < 0)    {        perror("listen");        return 5;    }    return sock;}int main(int argc, char *argv[]){    if(argc != 3)    {        usage(argv[0]);        return 1;    }    int listen_sock = startup(argv[1], atoi(argv[2]));    int nums = sizeof(fds_array)/sizeof(fds_array[0]);    int i = 0;    for(;i < nums; i++)//将所有元素设置为无效    {        fds_array[i] = -1;    }    fds_array[0] = listen_sock; //将listen_sock加入到数组中；    while(1)    {        int max_fd = -1;        fd_set rfds;                //创建文件描述符集合        FD_ZERO(&rfds);             //将所有的元素清空        for(i = 0; i < nums; i++)        {            if(fds_array[i] == -1)            {                continue;            }            FD_SET(fds_array[i], &rfds);            if(fds_array[i] > max_fd)       //寻找select中第一个参数；                max_fd = fds_array[i];        }        struct timeval timeout = {5,0};        switch(select(max_fd+1, &rfds, NULL, NULL, /*&timeout*/NULL))        {            case -1:                {                    perror("select");                }                break;            case 0:                {                    printf("time out\n");                }                break;            default :                {                    for(i = 0; i < nums; ++i)                    {                        if(fds_array[i] < 0)                            continue;                        if(i == 0 && FD_ISSET(fds_array[i], &rfds))                        {                            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;                            }                            printf("new client: [%s:%d]\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));                            int j = 1;                            for(; j < nums; j++)   //找到第一个无效的位置                            {                                if(fds_array[j] < 0)                                    break;                            }                            if(j == nums)                            {                                printf("server is full\n");                                close(new_sock);                                break;                            }                            else                            {                                fds_array[j] = new_sock;                            }                        }                        else if(i != 0 && FD_ISSET(fds_array[i], &rfds))                        {                            char buf[1024];                            ssize_t s = read(fds_array[i], buf, sizeof(buf)-1);                            if(s > 0)                            {                                buf[s] = 0;                                printf("client #:%s", buf);                            }                            else if(s == 0)                            {                                printf("client quit...\n");                                close(fds_array[i]);                                fds_array[i] = -1;                            }                            else                            {                                perror("read");                                close(fds_array[i]);                                return 7;                            }                        }                    }                }                break;        }    }    close(listen_sock);    return 0;}

利用一个dup实现客户端

#include <stdio.h>#include <sys/socket.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <arpa/inet.h>#include <netinet/in.h>#include <unistd.h>#include <string.h>static void usage(const char* proc){    printf("Usage: %s[local_ip] [local_port]\n", proc);}int 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");        return 1;    }    struct sockaddr_in server;    server.sin_family = AF_INET;    server.sin_addr.s_addr= inet_addr(argv[1]);    server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));    socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);    if(connect(sock, (struct sockaddr *)&server, len) < 0)    {        perror("connect");        return 2;    }    printf("connect success...\n");    char buf[1024];    close(1);    dup(sock);    while(1)    {    //  printf("send###");    //  fflush(stdout);        ssize_t _r = read(0, buf, sizeof(buf)-1);        if(_r > 0)        {            buf[_r] = 0;            printf("%s\n", buf);            fflush(stdout);        }    //  write(1, buf, strlen(buf));    }    close(sock);    return 0;}

select的优缺点

优点

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

缺点

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
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
select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024；

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