linux select函數詳解

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：

      •咱們所關心的文件描述符

      •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)

      •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)

   從 select函數返回後，內核告訴咱們一下信息：

      •對咱們的要求已經作好準備的描述符的個數

      •對於三種條件哪些描述符已經作好準備.(讀，寫，異常)

   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.

#include <sys/select.h>        int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,struct timeval *timeout);

   

   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);</span>

    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_SET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)    { ... }</span>

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

 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()

 

 

 

 

 

 

 

 

 

參考資料：

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

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