linux下的I/O複用模型之select詳解【值得看】

select函數詳解
int select(int maxfdp, fd_set *readfds, fd_set *writefds, 
               fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
參數：
(1)maxfdp：    當前最大描述符數+1
(2)readfds：    指向一個套接字集合，用於檢測其可讀性    
(3)writefds：    指向一個套接字集合，用於檢測其可寫性    
(4)exceptfds：指向一個套接字集合，用於檢測錯誤
(5)timeout:    select函數的超時時間
   結構體以下：
   struct timeval{
       time_t tv_sec;        
       time_t tv_usec;    
   };
   它可使select處於三種狀態：
   （a）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；
   （b）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；
   （c）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。

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fd_set其實這是一個數組的宏定義，其實是一long類型的數組，
每個數組元素都能與一打開的文件句柄(socket、文件、管道、設備等)創建聯繫，
創建聯繫的工做由程序員完成，當調用select()時，由內核根據IO狀態修改fd_set的內容，
由此來通知執行了select()的進程哪一個句柄可讀。
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ps:
linux下的fd_set結構和windows下的fd_set結構仍是有所不一樣的，
Windows系統下的fd_count和fd_array[]是不可使用的

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系統提供瞭如下宏能夠在不一樣的套接字環境中提升移植性
（1）FD_CLR(s,*set)：從集合set中刪除套接字s
（2）FD_ISSET(s,*set)：若套接字s是集合中的一員，返回值非0，不然是0    
（3）FD_SET(s,*set)    ：將套接字s添加到集合中
（4）FD_ZERO(*set)：將set集合初始化爲空集NULL

select模型流程（重點）
select函數返回的是就緒socket的數量，用戶須要自定義數組來保存就緒的socket而且處理。
fd_set這個結構只是負責監聽，可是要注意須要咱們本身人爲的將傳入時的集合（inset）和傳出時的集合（outset）分離開來。
inset：表明須要監視的文件描述符，將他們置爲1
outset：表明將就緒的socket返回時依舊保留爲1，其他的就是置爲0
以下圖所示：

客戶端代碼

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/time.h>

#define ServerIP "192.168.43.8"
#define ServerPort 27015

int main()
{
    int ret;
    char sendbuf[128];
    bzero(sendbuf,sizeof(sendbuf));
    

    struct sockaddr_in addrServer;
    bzero(&addrServer,sizeof(addrServer));
    addrServer.sin_family = AF_INET;
    addrServer.sin_port = htons(ServerPort);
    inet_pton(AF_INET,ServerIP,&addrServer.sin_addr.s_addr);
    
    //建立socket
    int clientfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(clientfd ==-1){
        printf("socket error\n");
        return -1;
    }
    //發起鏈接請求
    ret = connect(clientfd,(struct sockaddr*)&addrServer,sizeof(addrServer));
    if(ret == -1){
        printf("connect error\n");
        close(clientfd);
        return -1;
    }
    
    printf("connect successful.....\n");
    
    printf("Please input sendbuf:");
    scanf("%s",sendbuf);
    
    //發送數據

    ret = send(clientfd,sendbuf,sizeof(sendbuf),0);
    if(ret > 0){
        printf("host send:%s\n",sendbuf);
    }
    close(clientfd);
    return 0;
}
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select模型的服務器代碼
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/select.h>
#include<arpa/inet.h>

int main()
{
    //網絡初始化
    char recvbuf[1024];
    char ip[16];
    int  ret;
    int     maxfd;
    int  clientfdArr[1024];

    struct sockaddr_in addrserver,addrclient;
    bzero(&addrserver,sizeof(addrserver));
    bzero(&recvbuf,sizeof(recvbuf));
    bzero(&ip,sizeof(ip));

    addrserver.sin_family = AF_INET;
    addrserver.sin_port = htons(27015);
    addrserver.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    //建立socket
    int serverfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(serverfd == -1){
        printf("create socket error\n");
        return 1;
    }
    //綁定
    ret = bind(serverfd,(struct sockaddr*)&addrserver,sizeof(addrserver));
    if(ret == -1)
    {
        printf("bind error\n");
        close(serverfd);
        return 1;
    }
    //監聽
    ret = listen(serverfd,128);
    if(ret == -1)
    {
        printf("listen error\n");
        close(serverfd);
        return 1;
    }
    printf("Select Server Runing.....\n");
    
    
    //啓用select模型

    fd_set inset,outset;            
    FD_ZERO(&inset);                
    FD_SET(serverfd,&inset);        //將serverfd放入readset集合中
    
    //初始化socket描述符數組
    for(int i = 0; i < 1024; ++i)
        clientfdArr[i] = -1;
    
    maxfd = serverfd;
    
    //select循環調用
    while(1)
    {
                
        outset = inset;    //將傳入監聽集合賦給傳出監聽集合
        ret = select(maxfd+1,&outset,NULL,NULL,NULL);
        if(ret > 0)
        {
            printf("select successful...\n");
            printf("就緒的數量爲:%d\t事件：某客戶端請求鏈接.....\n",ret);
            
            //serverfd就緒
            if(FD_ISSET(serverfd,&outset))
            {
                socklen_t size = sizeof(addrclient);
                int clientfd = accept(serverfd,(struct sockaddr*)&addrclient,&size);
                //將新的clientfd加入監聽集合和socket描述符數組中
                FD_SET(clientfd,&inset);
                for(int i = 0; i < 1024; ++i)
                    if(clientfdArr[i] == -1){
                        clientfdArr[i] = clientfd;
                        break;
                    }
                maxfd = clientfd > maxfd ? clientfd : maxfd;
            }

            //clientfd就緒,數據傳輸
            else
            {
                for(int i = 0; i < 1024; ++i)
                {
                    if(clientfdArr[i] != -1)
                    {
                        if(FD_ISSET(clientfdArr[i],&outset))
                        {
                            ret = recv(clientfdArr[i],recvbuf,sizeof(recvbuf),0);
                            if(ret > 0)
                            {
                                printf("recv data is:%s\n",recvbuf);
                                continue;
                            }
                            else if(ret == 0)
                            {
                                printf("client normal closed...\n");
                                close(clientfdArr[i]);
                                FD_CLR(clientfdArr[i],&inset);
                                clientfdArr[i] = -1;
                                break;
                            }
                            else{
                                printf("recv error\n");
                                close(clientfdArr[i]); 
                                FD_CLR(clientfdArr[i],&inset);
                                clientfdArr[i] = -1;
                                break;
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
        else
        {
            printf("select error\n");
            break;
        }

    }

    close(serverfd);
    return 0;
}

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測試結果

6.模型評價： （１）系統開銷比較小，實現和維護比較方便，局域網首選 （２）若是ＩＯ複用的時候對時間精度要求較高，select支持微妙級別,而poll,epoll只支持到毫秒級別 （３）具備良好的兼容性，支持跨平臺 （４）在Linux內核中，select所用到的FD_SET是有限的，由參數FD_SETSIZE來決定，最多也就是1024個 （５）在內核中採用輪詢方法，即每次檢測都會遍歷全部FD_SET中的句柄，即 select要檢測的句柄數越多就會越費時，效率會變得很低。 （６）select沒有將傳入傳出分離，用戶每次要本身準備傳入參數，select返回的只是就緒的數量，用戶須要本身取出來校驗哪一個socket就緒，有必定的系統開銷 （７）select函數調用時每次都會將整個監聽集合拷貝給內核，內核將集合中全部的socket掛載到設備隊列中(裏面有大量的重複socket描述符)，這種方案產生大量無心義的拷貝開銷和設備掛載開銷 ---------------------  做者：bryant_xw  來源：CSDN  原文：https://blog.csdn.net/bryant_xw/article/details/89032938  版權聲明：本文爲博主原創文章，轉載請附上博文連接！