linux select函數詳解

時間  2019-11-30
標籤 linux select 函數 詳解 欄目 Linux 简体版
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linux select函數詳解

 

在Linux中，咱們可使用select函數實現I/O端口的複用，傳遞給 select函數的參數會告訴內核：html

      •咱們所關心的文件描述符linux

      •對每一個描述符，咱們所關心的狀態。(咱們是要想從一個文件描述符中讀或者寫，仍是關注一個描述符中是否出現異常)sql

      •咱們要等待多長時間。(咱們能夠等待無限長的時間，等待固定的一段時間，或者根本就不等待)編程

   從 select函數返回後，內核告訴咱們一下信息：windows

      •對咱們的要求已經作好準備的描述符的個數數組

      •對於三種條件哪些描述符已經作好準備.(讀，寫，異常)服務器

   有了這些返回信息，咱們能夠調用合適的I/O函數(一般是 read 或 write)，而且這些函數不會再阻塞.markdown

 

#include <sys/select.h>   網絡

    int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,struct timeval *timeout);數據結構

   

   返回：作好準備的文件描述符的個數，超時爲0，錯誤爲 -1.

   

   首先咱們先看一下最後一個參數。它指明咱們要等待的時間：

struct timeval{      

        long tv_sec;   /*秒 */

        long tv_usec;  /*微秒 */   

    }

   

   有三種狀況：

    timeout == NULL  等待無限長的時間。等待能夠被一個信號中斷。當有一個描述符作好準備或者是捕獲到一個信號時函數會返回。若是捕獲到一個信號， select函數將返回 -1,並將變量 erro設爲 EINTR。

    timeout->tv_sec == 0 &&timeout->tv_usec == 0不等待，直接返回。加入描述符集的描述符都會被測試，而且返回知足要求的描述符的個數。這種方法經過輪詢，無阻塞地得到了多個文件描述符狀態。

    timeout->tv_sec !=0 ||timeout->tv_usec!= 0 等待指定的時間。當有描述符符合條件或者超過超時時間的話，函數返回。在超時時間即將用完但又沒有描述符合條件的話，返回 0。對於第一種狀況，等待也會被信號所中斷。

   

   中間的三個參數 readset, writset, exceptset,指向描述符集。這些參數指明瞭咱們關心哪些描述符，和須要知足什麼條件(可寫，可讀，異常)。一個文件描述集保存在 fd_set 類型中。fd_set類型變量每一位表明了一個描述符。咱們也能夠認爲它只是一個由不少二進制位構成的數組。以下圖所示：

   

   對於 fd_set類型的變量咱們所能作的就是聲明一個變量，爲變量賦一個同種類型變量的值，或者使用如下幾個宏來控制它：

 

#include <sys/select.h>   

int FD_ZERO(int fd, fd_set *fdset);   

int FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);   

int FD_SET(int fd, fd_set *fd_set);   

int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);

    FD_ZERO宏將一個 fd_set類型變量的全部位都設爲 0，使用FD_SET將變量的某個位置位。清除某個位時可使用 FD_CLR，咱們可使用 FD_ISSET來測試某個位是否被置位。

   當聲明瞭一個文件描述符集後，必須用FD_ZERO將全部位置零。以後將咱們所感興趣的描述符所對應的位置位，操做以下：

 

fd_set rset;   

int fd;   

FD_ZERO(&rset);   

FD_SET(fd, &rset);   

FD_SET(stdin, &rset);</span>

    

    select返回後，用FD_ISSET測試給定位是否置位：

 

if(FD_ISSET(fd, &rset)   

{ ... }

具體解釋select的參數：

（1）intmaxfdp是一個整數值，是指集合中全部文件描述符的範圍，即全部文件描述符的最大值加1，不能錯。

說明：對於這個原理的解釋能夠看上邊fd_set的詳細解釋，fd_set是以位圖的形式來存儲這些文件描述符。maxfdp也就是定義了位圖中有效的位的個數。

（2）fd_set*readfds是指向fd_set結構的指針，這個集合中應該包括文件描述符，咱們是要監視這些文件描述符的讀變化的，即咱們關心是否能夠從這些文件中讀取數據了，若是這個集合中有一個文件可讀，select就會返回一個大於0的值，表示有文件可讀；若是沒有可讀的文件，則根據timeout參數再判斷是否超時，若超出timeout的時間，select返回0，若發生錯誤返回負值。能夠傳入NULL值，表示不關心任何文件的讀變化。

（3）fd_set*writefds是指向fd_set結構的指針，這個集合中應該包括文件描述符，咱們是要監視這些文件描述符的寫變化的，即咱們關心是否能夠向這些文件中寫入數據了，若是這個集合中有一個文件可寫，select就會返回一個大於0的值，表示有文件可寫，若是沒有可寫的文件，則根據timeout參數再判斷是否超時，若超出timeout的時間，select返回0，若發生錯誤返回負值。能夠傳入NULL值，表示不關心任何文件的寫變化。

（4）fd_set*errorfds同上面兩個參數的意圖，用來監視文件錯誤異常文件。

（5）structtimeval* timeout是select的超時時間，這個參數相當重要，它可使select處於三種狀態，第一，若將NULL以形參傳入，即不傳入時間結構，就是將select置於阻塞狀態，必定等到監視文件描述符集合中某個文件描述符發生變化爲止；第二，若將時間值設爲0秒0毫秒，就變成一個純粹的非阻塞函數，無論文件描述符是否有變化，都馬上返回繼續執行，文件無變化返回0，有變化返回一個正值；第三，timeout的值大於0，這就是等待的超時時間，即 select在timeout時間內阻塞，超時時間以內有事件到來就返回了，不然在超時後無論怎樣必定返回，返回值同上述。

說明：

函數返回：

（1）當監視的相應的文件描述符集中知足條件時，好比說讀文件描述符集中有數據到來時，內核(I/O)根據狀態修改文件描述符集，並返回一個大於0的數。

（2）當沒有知足條件的文件描述符，且設置的timeval監控時間超時時，select函數會返回一個爲0的值。

（3）當select返回負值時，發生錯誤。

理解select模型：

理解select模型的關鍵在於理解fd_set,爲說明方便，取fd_set長度爲1字節，fd_set中的每一bit能夠對應一個文件描述符fd。則1字節長的fd_set最大能夠對應8個fd。

（1）執行fd_set set;FD_ZERO(&set);則set用位表示是0000,0000。

（2）若fd＝5,執行FD_SET(fd,&set);後set變爲0001,0000(第5位置爲1)

（3）若再加入fd＝2，fd=1,則set變爲0001,0011

（4）執行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待

（5）若fd=1,fd=2上都發生可讀事件，則select返回，此時set變爲0000,0011。注意：沒有事件發生的fd=5被清空。

基於上面的討論，能夠輕鬆得出select模型的特色：

（1)可監控的文件描述符個數取決與sizeof(fd_set)的值。我這邊服務器上sizeof(fd_set)＝512，每bit表示一個文件描述符，則我服務器上支持的最大文件描述符是512*8=4096。聽說可調，另有說雖然可調，但調整上限受於編譯內核時的變量值。

（2）將fd加入select監控集的同時，還要再使用一個數據結構array保存放到select監控集中的fd，一是用於再select返回後，array做爲源數據和fd_set進行FD_ISSET判斷。二是select返回後會把之前加入的但並沒有事件發生的fd清空，則每次開始 select前都要從新從array取得fd逐一加入（FD_ZERO最早），掃描array的同時取得fd最大值maxfd，用於select的第一個參數。

（3）可見select模型必須在select前循環array（加fd，取maxfd），select返回後循環array（FD_ISSET判斷是否有時間發生）。

基本原理

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 select()系統調用代碼走讀

調用順序以下：sys_select() à core_sys_select() à do_select() à fop->poll()

 

 

 

 

 

 

計算機生成了可選文字:stdinS七dOU七S七derrlistensocke七fdClient【］readSet[0][1]一1[2][3][FDSETSIZE一l]圖1．正在監聽客戶端的鏈接

 

計算機生成了可選文字:re〕dSet115七ensocke七fdClient【］[0]級IT[aXi=0S七dOU七～stdi診‘s七derr）〔廠」rs'Cli’吐[l]一112][3][FDSETSIZE一1]其中第一個可用的套接字爲4，因此第一個。liert爲4,maxi爲。「ent數組當前使用項的最大下標。圖2．第1個客戶端創建鏈接後

 

計算機生成了可選文字:115七ensocke七fd反firs七client眨SeCOndC"’吐廠―---readSetClient【］S七dOUt[0]…s'd'rr)一n·1d七S[l]Ir.SX立＝1[3]其中第一個可用的套接字爲5，因此第2個。！1ent爲5,maxi爲。Iient數組當前使用項的最大下標．[FDSETSIZE一1]圖3．第2個客戶端創建鏈接後.

 

計算機生成了可選文字:re日dSetClient[]「七derr〕115七ensocke七firs七clien七七ermina七ed[0]111]5i＿」，＿。七dou七…5'"'n)I'r己＜卜＝l.fdofdZfd4交SeC'ndC"’吐fds1入…d一f[2]一1一1[FDSETSIZE一1]圖4．第1個客戶端斷開鏈接後

參考資料：

http://blog.csdn.net/tianmohust/article/details/6595998 

http://www.cnblogs.com/jinmu190/archive/2010/11/21/1883184.html

 

 

 

 

linux：select()函數詳解

一.Select 函數詳細介紹

Select在Socket編程中仍是比較重要的，但是對於初學Socket的人來講都不太愛用Select寫程序，他們只是習慣寫諸如connect、 accept、recv或recvfrom這樣的阻塞程序（所謂阻塞方式block，顧名思義，就是進程或是線程執行到這些函數時必須等待某個事件的發 生，若是事件沒有發生，進程或線程就被阻塞，函數不能當即返回）。
但是使用Select就能夠完成非阻塞（所謂非阻塞方式non-block，就是進程或線程執行此函數時沒必要非要等待事件的發生，一旦執行確定返回，以返 回值的不一樣來反映函數的執行狀況，若是事件發生則與阻塞方式相同，若事件沒有發生則返回一個代碼來告知事件未發生，而進程或線程繼續執行，因此效率較高） 方式工做的程序，它可以監視咱們須要監視的文件描述符的變化狀況–讀寫或是異常。

下面詳細介紹一下：
Select的函數格式(我所說的是Unix系統下的伯克利socket編程，和windows下的有區別，一下子說明)：
int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);

先說明兩個結構體：
第一 .struct fd_set能夠理解爲一個集合，這個集合中存放的是文件描述符(filedescriptor)，即文件句柄，這能夠是咱們所說的普通意義的文件，固然 Unix下任何設備、管道、FIFO等都是文件形式，所有包括在內，因此毫無疑問一個socket就是一個文件，socket句柄就是一個文件描述符。
fd_set集合能夠經過一些宏由人爲來操做，好比：
FD_ZERO(fd_set *);清空集合
FD_SET(int, fd_set *);將一個給定的文件描述符加入集合之中
FD_CLR(int, fd_set*); 將一個給定的文件描述符從集合中刪除
檢查集合中指定的文件描述符是否能夠讀寫FD_ISSET(int ,fd_set* )。一下子舉例說明。

第二 .struct timeval 是一個你們經常使用的結構，用來表明時間值，有兩個成員，一個是秒數，另外一個是微秒。 具體解釋select的參數：
int maxfdp：是一個整數值，是指集合中全部文件描述符的範圍，即全部文件描述符的最大值加1，不能錯！在Windows中這個參數的值無所謂，能夠設置不正確。

fd_set* readfds：是指向fd_set結構的指針，這個集合中應該包括文件描述符，咱們是要監視這些文件描述符的讀變化的，即咱們關心是否能夠從這些文件中 讀取數據了，若是這個集合中有一個文件可讀，select就會返回一個大於0的值，表示有文件可讀，若是沒有可讀的文件，則根據timeout參數再判斷 是否超時，若超出timeout的時間，select返回0，若發生錯誤返回負值。能夠傳入NULL值，表示不關心任何文件的讀變化。
fd_set* writefds：是指向fd_set結構的指針，這個集合中應該包括文件描述符，咱們是要監視這些文件描述符的寫變化的，即咱們關心是否能夠向這些文件 中寫入數據了，若是這個集合中有一個文件可寫，select就會返回一個大於0的值，表示有文件可寫，若是沒有可寫的文件，則根據timeout參數再判 斷是否超時，若超出timeout的時間，select返回0，若發生錯誤返回負值。能夠傳入NULL值，表示不關心任何文件的寫變化。
fd_set * errorfds：同上面兩個參數的意圖，用來監視文件錯誤異常。

struct timeval* timeout：是select的超時時間，這個參數相當重要，它可使select處於三種狀態：
第一，若將NULL以形參傳入，即不傳入時間結構，就是將select置於阻塞狀態，必定等到監視文件描述符集合中某個文件描述符發生變化爲止；
第二，若將時間值設爲0秒0微秒，就變成一個純粹的非阻塞函數，無論文件描述符是否有變化，都馬上返回繼續執行，文件無變化返回0，有變化返回一個正值；
第三，timeout的值大於0，這就是等待的超時時間，即select在timeout時間內阻塞，超時時間以內有事件到來就返回了，不然在超時後無論怎樣必定返回，返回值同上述。

第三.select 返回值：
負值：select錯誤
正值：某些文件可讀寫或出錯
0：等待超時，沒有可讀寫或錯誤的文件
在有了select後能夠寫出像樣的網絡程序來！
舉個簡單的例子，就是從網絡上接受數據寫入一個文件中。 

main()  
{  
    int sock;  
    FILE *fp;  
    struct fd_set fds;  
    struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒，3秒輪詢，要非阻塞就置0 char buffer[256]={0}; //256字節的接收緩衝區 /* 假定已經創建UDP鏈接，具體過程不寫，簡單，固然TCP也同理，主機ip和port都已經給定，要寫的文件已經打開 sock=socket(...); bind(...); fp=fopen(...); */ while(1) { FD_ZERO(&fds); //每次循環都要清空集合，不然不能檢測描述符變化 FD_SET(sock,&fds); //添加描述符 FD_SET(fp,&fds); //同上 maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1; //描述符最大值加1 switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout)) //select使用 { case -1: exit(-1);break; //select錯誤，退出程序 case 0:break; //再次輪詢 default: if(FD_ISSET(sock,&fds)) //測試sock是否可讀，便是否網絡上有數據 { recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受網絡數據 if(FD_ISSET(fp,&fds)) //測試文件是否可寫 fwrite(fp,buffer...);//寫入文件 buffer清空; }// end if break; }// end switch }//end while }//end main

二.另外一個例子：

#include<sys/time.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h>

定義函數 int select(int n,fd_set * readfds,fd_set * writefds,fd_set * exceptfds,struct timeval * timeout);
函數說明 select()用來等待文件描述詞狀態的改變。參數n表明最大的文件描述詞加1，參數readfds、writefds 和exceptfds 稱爲描述詞組，是用來回傳該描述詞的讀，寫或例外的情況。底下的宏提供了處理這三種描述詞組的方式:
FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；用來清除描述詞組set中相關fd 的位
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)；用來測試描述詞組set中相關fd 的位是否爲真
FD_SET（int fd,fd_set*set）；用來設置描述詞組set中相關fd的位
FD_ZERO（fd_set *set）； 用來清除描述詞組set的所有位
參數 timeout爲結構timeval，用來設置select()的等待時間，其結構定義以下 

{ time_t tv_sec; time_t tv_usec; };

返回值 若是參數timeout設爲NULL則表示select（）沒有timeout。
錯誤代碼 執行成功則返回文件描述詞狀態已改變的個數，若是返回0表明在描述詞狀態改變前已超過timeout時間，當有錯誤發生時則返回-1，錯誤緣由存於errno，此時參數readfds，writefds，exceptfds和timeout的值變成不可預測。
EBADF 文件描述詞爲無效的或該文件已關閉
EINTR 此調用被信號所中斷
EINVAL 參數n 爲負值。
ENOMEM 核心內存不足
範例 常見的程序片斷:

FD_ZERO(&readset); 
FD_SET(fd,&readset); 
select(fd+1,&readset,NULL,NULL,NULL); if(FD_ISSET(fd,readset){……}

下面是linux環境下select的一個簡單用法：

1 #include <sys/time.h> 2 #include <stdio.h> 3 #include <sys/types.h> 4 #include <sys/stat.h> 5 #include <fcntl.h> 6 #include <assert.h> 7 int main () 8 { 9 int keyboard; 10 int ret,i; 11 char c; 12 fd_set readfd; 13 struct timeval timeout; 14 keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK); 15 assert(keyboard>0); 16 while(1) 17 { 18 timeout.tv_sec=1; 19 timeout.tv_usec=0; 20 FD_ZERO(&readfd); 21 FD_SET(keyboard,&readfd); 22 ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout); 23 if(FD_ISSET(keyboard,&readfd)) 24 { 25 i=read(keyboard,&c,1); 26 if('\n'==c) 27 continue; 28 if ('q'==c) 29 break; 30 printf("the input is %c/n",c); 31 32 } 33 } 34 }

用來循環讀取鍵盤輸入
將例子程序做一修改，加上了time out,而且考慮了select得全部的狀況：

1 #include <stdio.h> 2 #include <sys/types.h> 3 #include <sys/stat.h> 4 #include <fcntl.h> 5 #include <assert.h> 6 int main () 7 { 8 int keyboard; 9 int ret,i; 10 char c; 11 fd_set readfd; 12 struct timeval timeout; 13 keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK); 14 assert(keyboard>0); 15 while(1) 16 { 17 timeout.tv_sec=5; 18 timeout.tv_usec=0; 19 FD_ZERO(&readfd); 20 FD_SET(keyboard,&readfd); 21 ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout); 22 //select error when ret = -1 23 if (ret == -1) 24 perror("select error"); 25 //data coming when ret>0 26 else if (ret) 27 { 28 if(FD_ISSET(keyboard,&readfd)) 29 { 30 i=read(keyboard,&c,1); 31 if('\n'==c) 32 continue; 33 printf("the input is %c\n",c); 34 if ('q'==c) 35 break; 36 } 37 } 38 //time out when ret = 0 39 else if (ret == 0) 40 printf("time out/n"); 41 } 42 }

（程序均已在linux下測試運行）

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