select原理

系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型。select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件句柄的状态变化的。程序会停在select这里等待，直到被监视的文件句柄有一个或多个发生了状态改变。关于文件句柄，其实就是一个整数，我们最熟悉的句柄是0、1、2三个，0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误输出。0、1、2是整数表示的，对应的FILE *结构的表示就是stdin、stdout、stderr

select函数原型

#include <sys/select.h> int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); void FD_CLR(int fd, fd_set *set);//将制定位清零 int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);//判断指定位是否被设置 void FD_SET(int fd, fd_set *set);//设置指定位 void FD_ZERO(fd_set *set);//全部清空

select模型

理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便，取fd_set长度为1字节，fd_set中的每一bit可以对应一个⽂文件描述符fd。则1字节长的fd_set最⼤大可以对应8个fd。实际上就是位图 
（1）执⾏行fd_set set; FD_ZERO(&set);则set⽤用位表⽰示是0000,0000。 
（2）若fd＝5,执⾏行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1) 
（3）若再加入fd＝2，fd=1,则set变为0001,0011 
（4）执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待 
（5）若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。注意：没有事件发生的fd=5被清空。

程序代码

server

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/select.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <string.h> static void usage(char* arg) { printf("%s[local_ip][local_port]",arg); } int starup(char* ip,int port) { int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(sock < 0) { perror("socket"); exit(2); } struct sockaddr_in server; server.sin_family = AF_INET; server.sin_port = htons(port); server.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip); int opt = 1; setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt)); if(bind(sock,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server)) < 0) { perror("bind"); exit(3); } if(listen(sock,10) < 0) { perror("listen"); exit(4); } return sock; } int rfds_array[sizeof(fd_set) * 8]; int write_array[sizeof(fd_set) * 8]; int main(int argc,char* argv[]) { // printf("%d\n",sizeof(fd_set)); if(argc != 3) { usage(argv[0]); return 1; } int listen_sock = starup(argv[1],atoi(argv[2])); int nums = 8 * sizeof(fd_set); fd_set read_set; fd_set write_set; rfds_array[0] = listen_sock; write_array[0] = -1; int i = 1; for(;i < nums; ++i) { rfds_array[i] = -1; write_array[i] = -1; } while(1) { FD_ZERO(&write_set); FD_ZERO(&read_set); int max_fd = -1; // FD_SET(listen_sock,&read_set); for(i = 0;i < nums; ++i) { if(rfds_array[i] < 0) continue; if(max_fd < rfds_array[i]) max_fd = rfds_array[i]; FD_SET(rfds_array[i],&read_set); } for(i = 0;i < nums;++i) { if(write_array[i] == -1) continue; if(max_fd < write_array[i]) max_fd = write_array[i]; FD_SET(write_array[i],&write_set); } //struct timeval timeout; //timeout.tv_sec = 2; //timeout.tv_usec = 0; int ret = select(max_fd + 1,&read_set,&write_set,NULL,NULL); if(ret > 0) { for(i = 0; i < nums; ++i) { if(i == 0 && FD_ISSET(listen_sock,&read_set)) { struct sockaddr_in client; socklen_t len = sizeof(client); int new_sock = accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client,&len); if(new_sock <= 0) { perror("accept"); // continue; } else { int j = 1; for(; j < nums; ++j) { if(rfds_array[j] == -1) break; } if(j < nums) { rfds_array[j] = new_sock; } else { printf("fd_set is full\n"); close(new_sock); // continue; } printf("new client come %s %d\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port)); for(j = 0;j < nums;++j) { if(write_array[j] == -1) break; } if(j < nums) write_array[j] = new_sock; else { printf("cannot write\n"); } } }//i == 0 else if(i > 0 && FD_ISSET(rfds_array[i],&read_set)) { char buf[1024]; ssize_t s = read(rfds_array[i],buf,sizeof(buf) - 1); if(s == 0) { printf("client is quit..\n"); close(rfds_array[i]); int j = 0; for(;j< nums; ++j) { if(write_array[j] == rfds_array[i]) break; } if(j < nums) write_array[j] = -1; rfds_array[i] = -1; // continue; } else if(s < 0) { perror("read"); close(rfds_array[i]); rfds_array[i] = -1; // continue; } else { buf[s] = 0; // printf("%s %d:",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port)); printf("%s\n",buf); // write(rfds_array[i],buf,strlen(buf)); } }//i > 0 if(write_array[i] != -1 && FD_ISSET(write_array[i],&write_set)) { char* buf = "hello word"; printf("%s\n",buf); write(write_array[i],buf,strlen(buf)); } }//for } else if(ret == 0) { printf("nothing is ready..\n"); } else { perror("select"); return 5; } } return 0; }

client

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/select.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <string.h> #include <fcntl.h> static void usage(char* arg) { printf("%s[server_ip][server_port]\n",arg); } int main(int argc,char* argv[]) { if(3 != argc) { usage(argv[0]); return 1; } int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(sock < 0) { perror("sock"); return 2; } struct sockaddr_in server; server.sin_family = AF_INET; server.sin_port = htons(atoi(argv[2])); server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); if(connect(sock,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server)) < 0) { perror("connect"); return 3; } close(1); int ret = dup(sock);//使用dup重定向 if(ret<0) { perror("dup"); return 4; } close(sock); char buf[1024]; while(1) { ssize_t ret = read(0,buf,sizeof(buf)-1); if(ret<0) { perror("read"); return 5; } buf[ret-1]=0; printf("%s",buf); fflush(stdout); } return 0; }

select优缺点

优点

（1）select()的可移植性更好，在某些Unix系统上不支持poll() 
（2）select() 对于超时值提供了更好的精度：微秒，而poll是毫秒

缺点

（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大 
（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大 
（3）select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024