网络通讯——select()机制

 

背景知识分析：

 1. fd_set 结构体

  fd_set是文件句柄的集合。   
    
   FD_ZERO    清空这个集合；   
   FD_SET　往这个集合里面加入一个文件句柄；   
   FD_ISSET      查看某一个文件句柄是否被设置了；

   'fd_set') 是一组文件描述符(fd)的集合。由于fd_set类型的长度在不同平台上不同，因此应该用一组标准的宏定义来处理此类变量：  

   fd_set set;      

   FD_ZERO(&set);        /* 将set清零 */    

   FD_SET(fd, &set);     /* 将fd加入set */   

   FD_CLR(fd, &set);     /* 将fd从set中清除 */    

   FD_ISSET(fd, &set);   /* 判断fd是否处于可用状态 是为true　*/  

2使用介绍：

<font face="Verdana">fd_set rdfds; /* 先申明一个 fd_set 集合来保存我们要检测的 socket句柄 */struct timeval tv; /* 申明一个时间变量来保存时间 */int ret; /* 保存返回值 */FD_ZERO(&rdfds); /* 用select函数之前先把集合清零 */FD_SET(socket, &rdfds); /* 把要检测的句柄socket加入到集合里 */tv.tv_sec = 1;tv.tv_usec = 500; /* 设置select等待的最大时间为1秒加500毫秒 */ret = select(socket + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 检测我们上面设置到集合rdfds里的句柄是否有可读信息 */if(ret < 0) perror("select");/* 这说明select函数出错 */else if(ret == 0) printf("超时/n"); /* 说明在我们设定的时间值1秒加500毫秒的时间内，socket的状态没有发生变化 */else { /* 说明等待时间还未到1秒加500毫秒，socket的状态发生了变化 */ printf("ret=%d/n", ret); /* ret这个返回值记录了发生状态变化的句柄的数目，由于我们只监视了socket这一个句柄，所以这里一定ret=1，如果同时有多个句柄发生变化返回的就是句柄的总和了 */ /* 这里我们就应该从socket这个句柄里读取数据了，因为select函数已经告诉我们这个句柄里有数据可读 */ if(FD_ISSET(socket, &rdfds)) { /* 先判断一下socket这外被监视的句柄是否真的变成可读的了 */ /* 读取socket句柄里的数据 */ recv(...); }} </font>

注意select函数的第一个参数，是所有加入集合的句柄值的最大那个值还要加1。比如我们创建了3个句柄：

int sa, sb, sc;sa = socket(...); /* 分别创建3个句柄并连接到服务器上 */connect(sa,...);sb = socket(...);connect(sb,...);sc = socket(...);connect(sc,...);FD_SET(sa, &rdfds);/* 分别把3个句柄加入读监视集合里去 */FD_SET(sb, &rdfds);FD_SET(sc, &rdfds);

在使用select函数之前，一定要找到3个句柄中的最大值是哪个，我们一般定义一个变量来保存最大值，取得最大socket值如下：

int maxfd = 0;if(sa > maxfd) maxfd = sa;if(sb > maxfd) maxfd = sb;if(sc > maxfd) maxfd = sc;

然后调用select函数：

ret = select(maxfd + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值还要加1 */

 

3 关于 Select 的 FD_SETSIZE

 

nt select(int n, fd_set *rd_fds, fd_set *wr_fds, fd_set *ex_fds, struct timeval *timeout);
Select用到了fd_set结构，从man page里可以知道fd_set能容纳的句柄和FD_SETSIZE相关。实际上fd_set在*nix下是一个bit标志数组，每个bit表示对应下标的fd是不是在fd_set中。fd_set只能容纳编号小于 FD_SETSIZE的那些句柄。
FD_SETSIZE默认是1024，如果向fd_set里放入过大的句柄，数组越界以后程序就会垮掉。系统默认限制了一个进程最大的句柄号不超过1024，但是可以通过ulimit -n命令/setrlimit函数来扩大这一限制。如果不幸一个程序在FD_SETSIZE=1024的环境下编译，运行时又遇到ulimit n > 1024的，那就只有祈求上帝保佑不会垮掉了。

通过上述说明，可以看到如果连接很多的话，建议还是使用ｅｐｏｌｌ来解决这个问题。

4 select 机制的优势

为什么会出现select模型？

先看一下下面的这句代码：
int iResult = recv(s, buffer,1024);
这是用来接收数据的，在默认的阻塞模式下的套接字里，recv会阻塞在那里，直到套接字连接上有数据可读，把数据读到buffer里后recv函数才会返回，不然就会一直阻塞在那里。在单线程的程序里出现这种情况会导致主线程（单线程程序里只有一个默认的主线程）被阻塞,这样整个程序被锁死在这里，如果永远没数据发送过来，那么程序就会被永远锁死。这个问题可以用多线程解决，但是在有多个套接字连接的情况下，这不是一个好的选择，扩展性很差。
再看代码：
int iResult = ioctlsocket(s, FIOBIO, (unsigned long *)&ul);
iResult = recv(s, buffer,1024);

这一次recv的调用不管套接字连接上有没有数据可以接收都会马上返回。原因就在于我们用ioctlsocket把套接字设置为非阻塞模式了。不过你跟踪一下就会发现，在没有数据的情况下，recv确实是马上返回了，但是也返回了一个错误：WSAEWOULDBLOCK，意思就是请求的操作没有成功完成。看到这里很多人可能会说，那么就重复调用recv并检查返回值，直到成功为止，但是这样做效率很成问题，开销太大。

select模型的出现就是为了解决上述问题。

select模型的关键是使用一种有序的方式，对多个套接字进行统一管理与调度。

看核心代码：（这里只给出服务端的)

while ( 1 )
{
// 初始化fdset
FD_ZERO( &fdsRead );

// 将server套接字添加到可读集合中
FD_SET( sockServer, &fdsRead );

// 调用select
select( 0, &fdsRead, NULL, NULL, &tv );

// 判断server套接字的状态，如果套接字还在可读集合中，
// 说明有数据可以读入，则建立套接字可以成功
if ( FD_ISSET( sockServer, &fdsRead ) )
{
sockAccept = accept( sockServer, (sockaddr*)&addr, &nLen );
// 有数据可读，进行相关处理
}