I/O多路複用——select

        系統提供select函數來實現多路複用I/O模型，select系統調用是用來讓咱們的程序監視多個文件句柄的狀態變化的。程序會停在select這裏等待，直到被監視的文件句柄有一個或多個發生了狀態改變。

select API:

1）nfds參數指定被監聽的文件描述符的總數。它一般被設置爲select監聽的全部文件描述符中的最大值加1，由於文件描述符是從0開始計數的。

2）readfds、writefds和exceptfds參數都是輸入輸出型參數，分別指向可讀、可寫和異常等事件對應的文件描述符集合。做爲輸入型參數，應用程序調用select參數時，經過這三個參數傳入本身感興趣的文件描述符。做爲輸出型參數，select調用返回時，內核將修改它們來通知應用程序哪些文件描述符已經就緒。

fd_set結構體僅包含一個整型數組，該數組的每一個元素的每一位（bit）標記一個文件描述符。fd_set能容納的文件描述符數量由FD_SETSIZE指定，這就限制了select能同時處理的文件描述符的數量。 系統提供了一系列宏來訪問fd_set結構體中的位：

3）timeout參數用來設置select函數的超時時間。它是一個timeval結構類型的指針，採用指針參數是將它設置爲輸入輸出型參數，內核將修改它以告訴應用程序select等待了多久。

select給咱們提供了一個微秒級的定時方式。若是給timeout變量的tv_sec和tv_usec都傳0，則select將當即返回。若是給timeout傳遞NULL，則select將一直阻塞，直到某個文件描述符就緒。

select成功時返回就緒（可讀、可寫和異常）文件描述符的總數。

若是在超時時間內沒有任何文件描述符就緒，select將返回0。

select失敗時返回-1並設置errno。若是在select等待期間，程序接收到信號，則select當即返回-1並設置errno爲EINTER。

理解select

select模型的關鍵在於理解fd_set，假如取fd_set爲一字節，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位設置爲1）。

（3）若再加入fd = 2，fd = 1則set變爲 0001 0011。

（4）執行

select(6, &set, NULL, NULL， NULL);

   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。

select模型的特色：

（1）可監控的文件描述符個數取決於sizeof(fd_set)的值，通常爲512或1024。假如服務器上sizeof(fd_set)的值爲512，每一個bit表示一個文件描述符，則服務器上支持的最大文件描述符是512 * 8 = 4096。若是想要調整fd_set的大小，能夠經過編譯內核或其餘方法。

（2）將fd加入select監控的同時，還要再使用一個數組Array保存放到select監控集中的fd，一是用於在select返回後，Array做爲原數據和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，因此每次開始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的最大值max_fd，用於select的第一個參數。

（3）select模型必須在select前遍歷Array（加fd，取max_fd），select返回後遍歷Array（FD_ISSET判斷是否有事件發生）。

select的優勢：

         select的性能遠遠高於多進程、多線程。

select的缺點：

（1）select監視的文件描述符數量是有限的

（2）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，致使服務器性能降低。

（3）每次調用都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。

使用select 的TCP服務器