WinSock異步IO模型之Select

若是你想在Windows平臺上構建服務器應用，那麼I/O模型是你必須考慮的。
Windows操做系統提供了五種I/O模型，分別是：

■ 選擇（select）；
■ 異步選擇（WSAAsyncSelect）；
■ 事件選擇（WSAEventSelect）；
■ 重疊I/O（Overlapped I/O）；
■ 完成端口（Completion Port) 。

每一種模型適用於一種特定的應用場景。程序員應該對本身的應用需求很是明確，
綜合考慮到程序的擴展性和可移植性等因素，做出本身的選擇。
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█ 選擇（select）模型是Winsock中最多見的 I/O模型。核心即是利用 select 函數，實現對 I/O的管理！
利用 select 函數來判斷某Socket上是否有數據可讀，或者可否向一個套接字寫入數據，防止程序在Socket處於阻塞模式中時，
在一次 I/O 調用（如send或recv、accept等）過程當中，被迫進入「鎖定」狀態；同時防止在套接字處於非阻塞模
式中時，產生WSAEWOULDBLOCK錯誤。

█ select 的函數原型以下：
int select(
  __in          int nfds,
  __in_out      fd_set* readfds,
  __in_out      fd_set* writefds,
  __in_out      fd_set* exceptfds,
  __in          const struct timeval* timeout
);

其中，第一個參數nfds會被忽略。之因此仍然要提供這個參數，只是爲了保持與Berkeley套接字兼容。
後面你們看到有三個 fd_set類型的參數：
一個用於檢查可讀性（readfds），
一個用於檢查可寫性（writefds），
一個用於例外數據（exceptfds）。

fd_set 結構的定義以下：
typedef struct fd_set {
u_int fd_count;
SOCKET fd_array[FD_SETSIZE];
} fd_set;

#define FD_SETSIZE      64
因此 fd_set 結構中最多隻能監視64個套接字。

fdset 表明着一系列特定套接字的集合。其中， readfds 集合包括符合下述任何一個條件的套接字：
● 有數據能夠讀入。
● 鏈接已經關閉、重設或停止。
● 假如已調用了listen，並且一個鏈接正在創建，那麼accept函數調用會成功。

writefds 集合包括符合下述任何一個條件的套接字：
● 有數據能夠發出。
● 若是已完成了對一個非鎖定鏈接調用的處理，鏈接就會成功。

exceptfds 集合包括符合下述任何一個條件的套接字：
● 假如已完成了對一個非鎖定鏈接調用的處理，鏈接嘗試就會失敗。
● 有帶外（Out-of-band，OOB）數據可供讀取。

舉個例子，假設咱們想測試一個套接字是否「可讀」，必須將本身的套接字增添到readfds集合中，
而後調用 select 函數並等待其完成。select 完成以後，再次判斷本身的套接字是否仍爲 readfds 集合的一部分。
若答案是確定的，則代表該套接字「可讀」，可當即着手從它上面讀取數據。

在三個參數中（readfds、writefds 和 exceptfds），任何兩個均可以是空值（ NULL）；
可是，至少有一個不能爲空值！在任何不爲空的集合中，必須包含至少一個套接字句柄；
不然， select 函數便沒有任何東西能夠等待。最後一個參數 timeout 對應的是一個指針，它指向一個timeval 結構，
用於決定select 最多等待 I/O操做完成多久的時間。如 timeout 是一個空指針，那麼 select 調用會無限
期地「鎖定」或停頓下去，直到至少有一個描述符符合指定的條件後結束。

對 timeval 結構的定義以下：
tv_sec 字段以秒爲單位指定等待時間；
tv_usec 字段則以毫秒爲單位指定等待時間。
1秒 = 1000毫秒

若將超時值設置爲（0 , 0），代表 select 會當即返回，出於對性能方面的考慮，應避免這樣的設置。

█ select 函數返回值：
select 成功完成後，會在 fdset 結構中，返回恰好有未完成的 I/O操做的全部套接字句柄的總量。
若超過 timeval 設定的時間，便會返回0。若 select 調用失敗，都會返回 SOCKET_ERROR，
應該調用 WSAGetLastError 獲取錯誤碼！

用 select 對套接字進行監視以前，必須將套接字句柄分配給一個fdset的結構集合，
以後再來調用 select，即可知道一個套接字上是否正在發生上述的 I/O 活動。
Winsock 提供了下列宏操做，可用來針對 I/O活動，對 fdset 進行處理與檢查：
● FD_CLR(s, *set)：從set中刪除套接字s。
● FD_ISSET(s, *set)：檢查s是否set集合的一名成員；如答案是確定的是，則返回TRUE。
● FD_SET(s, *set)：將套接字s加入集合set。
● FD_ZERO( * set)：將set初始化成空集合。

例如，假定咱們想知道是否可從一個套接字中安全地讀取數據，同時不會陷於無休止的 「鎖定」狀態，即可使用 FDSET 宏，將本身的套接字分配給 fdread 集合，再來調用 select。要 想檢測本身的套接字是否仍屬 fdread 集合的一部分，可以使用 FD_ISSET 宏。採用下述步驟，便 可完成用 select 操做一個或多個套接字句柄的全過程： 1) 使用FDZERO宏，初始化一個fdset對象； 2) 使用FDSET宏，將套接字句柄加入到fdset集合中； 3) 調用 select 函數，等待其返回……select 完成後，會返回在全部 fdset 集合中設置的套接字句柄總數， 並對每一個集合進行相應的更新。 4) 根據 select的返回值和 FDISSET宏，對 fdset 集合進行檢查。 5) 知道了每一個集合中「待決」的 I/O操做以後，對 I/O進行處理， 而後返回步驟1 )，繼續進行 select 處理。