I/O多路轉接之select

I/O多路轉接之select（只負責等）

系統提供select函數來實現多路複用輸入/輸出模型。

傳向select的參數告訴內核：

1）咱們所關心的文件描述符。

參數nfds是須要監視的最大的文件描述符值+1；

2）對每一個描述符，咱們所關心的狀態。

rdset,wrset,exset分別對應於須要檢測的可讀文件描述符的集合，可寫文件描述符的集合及異常文件描述符的集合。

監視的文件描述符分爲三類set，每一種對應等待不一樣的事件。readfds中列出的文件描述符被監視是否有數據可供讀取（若是讀取操做完成則不會 阻 塞）。writefds中列出的文件描述符則被監視是否寫入操做完成而不阻塞後，exceptfds中列出的文件描述符則被監視是否發生異常，或者無 法控制的數據是否可用（這些狀態僅僅應用於套接字）。這三類set能夠是NULL，這種狀況下select()不監視這一類事件。

下面的宏提供了處理這三種描述詞組的方式:

FD_ZERO移除指定set中的全部文件描述符。每一次調用select()以前都應該先調用它；

FD_CLR則從指定的set中移除一個文件描述符；

FD_SET添加一個文件描述符到指定的set中；

FD_ISSET測試一個文件描述符是否指定set的一部分。若是文件描述符在set中則返回一個非0整數，不在則返0，FD_ISSET在調用select() 返回以後使用，測試指定的文件描述符是否準備好相關動做。

3）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）

timeout參數是一個指向timeval結構體的指針，timeval定義以下：

struct timeval結構用於描述一段時間長度，若是在這個時間內，須要監視的描述符沒有事件發生則函數返回，返回值爲0。

從 select函數返回後，內核告訴咱們如下信息：

1）已經作好準備的描述符的個數。

2）對於三種條件哪些描述符已經作好準備。（讀，寫，異常）

執成功則返回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，沒有返回；
當有錯誤發時則返回-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。錯誤值可能爲：EBADF 件描述詞爲效的或該件已關閉 ，EINTR 此調被信號所中斷 EINVAL 參數n 爲負值，ENOMEM 核內存不。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>


int fds[64];
const fds_nums=sizeof(fds)/sizeof(fds[0]);
static int startup(const char* _ip,int _port)
{
    int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(sock<0)
    {
        perror("socket");
        exit(2);
    }
    int opt=1;
    setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));

    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");
        exit(3);
    }
    if(listen(sock,5)<0)
    {
        perror("listen");
            exit(4);
    }
    return sock;
}
static void usage(const char* _proc)
{
    printf("Usage:%s[IP] [PORT]\n",_proc);
}
int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc!=3)
    {
        usage(argv[0]);
        exit(1);
    }
    int i=0;
    for(i=0;i<fds_nums;++i)
    {
        fds[i]=-1;
    }

    int  listen_sock=startup(argv[1],atoi(argv[2]));
    fd_set rset;
    FD_ZERO(&rset);
    FD_SET(listen_sock,&rset);

    fds[0]=listen_sock;

    int done=0;
    while(!done)
    {
        int max_fd=-1;
        for(i=0;i<fds_nums;++i)
        {
            if(fds[i]>0)
            {
                FD_SET(fds[i],&rset);
                max_fd=max_fd<fds[i]?fds[i]:max_fd;
            }
        }

        struct timeval timeout={0,0};
        switch(select(max_fd+1,&rset,NULL,NULL,NULL/*&timeout*/))
        {
            case 0:
                printf("timeout..\n");
                break;
            case 1:
                perror("select");
                break;
            default:
                for(i=0;i<fds_nums;++i)
                {
                    if(i=0&& FD_ISSET(listen_sock,&rset))
                    {
                        struct sockaddr_in peer;
                        socklen_t len=sizeof(peer);
                        int new_fd=accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&peer,&len);
                        if(new_fd>0)
                        {
                            printf("get a new client:socket->%s:%d\n",inet_ntoa(peer.sin_addr),ntohs(peer.sin_port));
                            int j=0;
                            for(j=0;j<fds_nums;j++)
                            {                            
                                if(fds[i]==-1)
                                {
                                    fds[j]=new_fd;
                                    break;
                                }
                            }
                            if(j==fds_nums)
                            {
                                close(new_fd);
                            }
                        }
                        else
                        {
                            if(FD_ISSET(fds[i],&rset))
                            {
                                char buf[1024];
                                memset(buf,'\0',sizeof(buf));
                                ssize_t _s=read(fds[i],buf,sizeof(buf)-1);
                                if(_s>0)
                                {
                                    printf("client#  %s\n",buf);
                                }
                                else if(_s==0)
                                {
                                printf("client close...\n");
                                close(fds[i]);
                                }
                                else
                                {
                                    perror("read");
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
                break;
        }
    }
return 0;
}

select優勢：

（1）相較於以前多線程的方法，使用select不用建立線程，更方便

（2）select目前幾乎在全部的平臺上都支持，其良好跨平臺支持也是它的一個優勢 

select缺點：

（1）每次調用select，都須要把fd集合從用戶態拷貝到內核態，這個開銷在fd不少時會很大 

（2）同時每次調用select都須要在內核遍歷傳遞進來的全部fd，這個開銷在fd不少時也很大 

（3）可以監視的文件描述符的數量存在最大限制，在Linux上通常爲1024，由於它依賴於文件系統

（4）select()所維護的文件描述符的數據結構，隨着文件描述符數量的增大，其複製的開銷也線性增加。

（5）因爲網絡響應時間的延遲使得大量TCP鏈接處於非活躍狀態，但調用select()會對全部socket進行一次線性掃描，這也會有一些開銷