unix下的多路复用（select）

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对于常见的input操作，一般分为两个步骤：

1．  wait to be ready

2．  copy data from kernel buffer to user buffer

 

 

常见的I/O模型：（参见以上步骤）

1．  阻塞I/O                               用户进程执行1、2

2．  非阻塞I/O                           用户轮巡1，然后执行2

3．  多路复用select、poll            用户调用select等待kernel返回，然后执行2

4．  信号驱动I/O（SIGIO）              用户设置信号处理函数（sigio）后，正常继续其他函数，当kernel返回SIGIO后，执行2

5．  异步信号I/O                        kernel执行1、2后通知用户进程（不常用）

 

 

# include <sys/select.h>

# include <sys/time.h>

int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);

 

 

作用：

1．  内核扫描maxfdp1个描述符（常规情况下，系统最大值FD_SETSIZE=1024，可修改）

2．  内核查看readset, writeset, exceptset集中的描述符是否准备好

3．  等待超过timeout时间而没有描述符准备好，select返回

 

 

struct timeval {

       long tv_sec;

       long tv_usec;

}

注：timeval == 0   马上返回

       timeval == NULL   永久阻塞

 

 

void FD_ZERO(fd_set *fdset);

void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);

void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);

void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);

 

 

注意，如循环调用select，多次检查同一描述符，必须在调用select之前重新设定初始值。select函数会在每次返回时，将没有ready的描述符所在的位清0

 

 

任何信号将使select()出错返回。而且BSD系统的select将不可能自动再启动

在标准select()中，返回后系统不会改变timeval的值，而linux系统例外。

 

 

exception condition：

当前只支持  out-of-band和the presence of control status information to be read from the master side of a pseudo terminal that has been put into packet mode.(???)

 

 

一般的系统实现中，将fd_set设置为整数队列，每个整数元素中的一位表示为一个描述符

 

 

FD_SETSIZE定义在<sys/select.h>中，如果要更改的话，必须重新编译内核

 

 

select()的常见错误：

1．  maxfdp1必须指定为最大描述符值＋1

2．  每次select返回后，都会将fd_set中的初值清0，除非该描述符已经准备好。因此，如果要重新检查描述符，必须再次赋初值

 

 

在select返回的描述符个数中，如果同一描述符同时为读、写准备好，则记数2次

早期的SVR4版本只记录1次。（bug）

 

 

 

 

select中准备好的意义：

为读准备好：

1．  在socket接受缓存中的数据 >= SO_RCVLOWAT，默认情况下，SO_RCVLOWAT=1

2．  对端写关闭，read返回0

3．  在listenfd中的complete queue 中，有entry

4．  socket出错。read返回-1

 

 

为写准备好：

1．  在socket发送缓存中的数据 >= SO_SNDLOWAT，默认情况下，SO_SNDLOWAT=2048

2．  对端读关闭，kernel返回SIGPIPE

3．  socket出错，write返回-1

 

 

注意，当socket出错时，将在readset/writeset分别赋值

 

 

使用select应该注意：

由于同时处理单个描述符的读写，可能出现此描述符的写（或读）操作已全部完成，而相对的另一个读（或写）操作还没有完成。为了获得这些数据，进程必须调用shutdown()以进行半关闭

 

 

# include <sys/socket.h>

int shutdown(int sockfd, int howto);

其中，howto可以置为SHUT_RD/SHUT_WR/SHUTRDWR

 

 

区别于close()：

1．  shutdown不查看描述符计数器。直接进行半关闭

2．  close只能进行全关闭，shutdown可以选择一端或两端

 

 

服务器处理客户机请求的原则：永远不要将服务器阻塞在一个客户连接中。（可能被dos攻击）

 

 

# include <sys/select.h>

# include <signal.h>

# include <time.h>

int pselect(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *except_set, const struct timespec *timeout, const sigset_t sigmask);