linux网络编程-IO复用——select
作者：互联网
本篇回答以下两个问题：
1、什么是IO复用？
2、什么是select？
1、什么是IO复用？
IO（read-in and write-out）指的是文件描述符的读写。
从文件描述符读写数据可以有多种实现方式，包括：非阻塞模型、非阻塞模型、IO复用、信号驱动、异步IO。
针对一个文件描述符读写时采用阻塞模型和非阻塞模型，则需要单独占用一个线程或者进程，而多个文件描述符的读写，就需要使用多线程或多进程分别针对每个文件描述符来处理。
IO复用就是要为了在一个线程或者进程中，能够把多个文件描述符的读写时间进行监控起来，达到单线程或单进程进行多个文件描述符进行读写的能力。
IO复用的实现方式也有多种：select、poll、epoll等。
2、什么是select？
函数原型为
1 #include <sys/select.h> 2 #include <sys/time.h> 3 #include <sys/types.h> 4 #include <unistd.h> 5 int select(int maxfdp, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,struct timeval *timeout);
参数说明：
maxfdp：被监听的文件描述符的总数，它比所有文件描述符集合中的文件描述符的最大值大1，因为文件描述符是从0开始计数的；
readfds、writefds、exceptset：分别指向可读、可写和异常等事件对应的描述符集合。
timeout:用于设置select函数的超时时间，即告诉内核select等待多长时间之后就放弃等待。timeout == NULL 表示等待无限长的时间
timeval结构体定义如下：
1 struct timeval
2 {
3 long tv_sec; /*秒 */
4 long tv_usec; /*微秒 */
5 };
select使用范例：
当声明了一个文件描述符集后，必须用FD_ZERO将所有位置零。之后将我们所感兴趣的描述符所对应的位置位，操作如下：
1 fd_set rset; 2 int fd; 3 FD_ZERO(&rset); 4 FD_SET(fd, &rset); 5 FD_SET(stdin, &rset);
然后调用select函数，拥塞等待文件描述符事件的到来；如果超过设定的时间，则不再等待，继续往下执行（这里传入NULL，选择一直等待）。
1 select(fd+1, &rset, NULL, NULL,NULL);
select返回后，用FD_ISSET测试给定位是否置位：
1 if(FD_ISSET(fd, &rset)
2 {
3 ...
4 //do something
5 }
例子1：监控标准输入（fd=0）端口是否可读
1 #include <sys/select.h>
2 #include <sys/time.h>
3 #include <sys/types.h>
4 #include <unistd.h>
5 #include <stdio.h>
6
7 int main()
8 {
9 fd_set rd;
10 struct timeval tv;
11 int err;
12
13
14 FD_ZERO(&rd);
15 FD_SET(0,&rd);
16
17 tv.tv_sec = 5;
18 tv.tv_usec = 0;
19 err = select(1,&rd,NULL,NULL,&tv);
20
21 if(err == 0) //超时
22 {
23 printf("select time out!\n");
24 }
25 else if(err == -1) //失败
26 {
27 printf("fail to select!\n");
28 }
29 else //成功
30 {
31 printf("data is available!\n");
32 }
33
34
35 return 0;
36 }
例子2：TCP服务端监控多个客户端
服务端代码：
1 #include <sys/types.h>
2 #include <sys/socket.h>
3 #include <stdio.h>
4 #include <netinet/in.h>
5 #include <sys/time.h>
6 #include <sys/ioctl.h>
7 #include <unistd.h>
8 #include <stdlib.h>
9
10 int main()
11 {
12 int server_sockfd, client_sockfd;
13 int server_len, client_len;
14 struct sockaddr_in server_address;
15 struct sockaddr_in client_address;
16 int result;
17 fd_set readfds, testfds;
18 server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立服务器端socket
19 server_address.sin_family = AF_INET;
20 server_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
21 server_address.sin_port = htons(8888);
22 server_len = sizeof(server_address);
23 bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_address, server_len);
24 listen(server_sockfd, 5); //监听队列最多容纳5个
25 FD_ZERO(&readfds);
26 FD_SET(server_sockfd, &readfds);//将服务器端socket加入到集合中
27 while(1)
28 {
29 char ch;
30 int fd;
31 int nread;
32 testfds = readfds;//将需要监视的描述符集copy到select查询队列中，select会对其修改，所以一定要分开使用变量
33 printf("server waiting\n");
34
35 /*无限期阻塞，并测试文件描述符变动 */
36 result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0,(fd_set *)0, (struct timeval *) 0); //FD_SETSIZE：系统默认的最大文件描述符
37 if(result < 1)
38 {
39 perror("server5");
40 exit(1);
41 }
42
43 /*扫描所有的文件描述符*/
44 for(fd = 0; fd < FD_SETSIZE; fd++)
45 {
46 /*找到相关文件描述符*/
47 if(FD_ISSET(fd,&testfds))
48 {
49 /*判断是否为服务器套接字，是则表示为客户请求连接。*/
50 if(fd == server_sockfd)
51 {
52 client_len = sizeof(client_address);
53 client_sockfd = accept(server_sockfd,
54 (struct sockaddr *)&client_address, &client_len);
55 FD_SET(client_sockfd, &readfds);//将客户端socket加入到集合中
56 printf("adding client on fd %d\n", client_sockfd);
57 }
58 /*客户端socket中有数据请求时*/
59 else
60 {
61 ioctl(fd, FIONREAD, &nread);//取得数据量交给nread
62
63 /*客户数据请求完毕，关闭套接字，从集合中清除相应描述符 */
64 if(nread == 0)
65 {
66 close(fd);
67 FD_CLR(fd, &readfds); //去掉关闭的fd
68 printf("removing client on fd %d\n", fd);
69 }
70 /*处理客户数据请求*/
71 else
72 {
73 read(fd, &ch, 1);
74 sleep(5);
75 printf("serving client on fd %d\n", fd);
76 ch++;
77 write(fd, &ch, 1);
78 }
79 }
80 }
81 }
82 }
83
84 return 0;
85 }
客户端代码
1 //客户端
2 #include <sys/types.h>
3 #include <sys/socket.h>
4 #include <stdio.h>
5 #include <netinet/in.h>
6 #include <arpa/inet.h>
7 #include <unistd.h>
8 #include <stdlib.h>
9 #include <sys/time.h>
10
11 int main()
12 {
13 int client_sockfd;
14 int len;
15 struct sockaddr_in address;//服务器端网络地址结构体
16 int result;
17 char ch = 'A';
18 client_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立客户端socket
19 address.sin_family = AF_INET;
20 address.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
21 address.sin_port = htons(8888);
22 len = sizeof(address);
23 result = connect(client_sockfd, (struct sockaddr *)&address, len);
24 if(result == -1)
25 {
26 perror("oops: client2");
27 exit(1);
28 }
29 //第一次读写
30 write(client_sockfd, &ch, 1);
31 read(client_sockfd, &ch, 1);
32 printf("the first time: char from server = %c\n", ch);
33 sleep(5);
34
35 //第二次读写
36 write(client_sockfd, &ch, 1);
37 read(client_sockfd, &ch, 1);
38 printf("the second time: char from server = %c\n", ch);
39
40 close(client_sockfd);
41
42 return 0;
43 }
深入理解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可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
（1）执行fd_set set; FD_ZERO(&set); 则set用位表示是0000,0000。
（2）若fd＝5,执行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。
基于上面的讨论，可以轻松得出select模型的特点：
（1）可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。我这边服务器上sizeof(fd_set)＝512，每bit表示一个文件描述符，则我服务器上支持的最大文件描述符是512*8=4096。据说可调，另有说虽然可调，但调整上限受于编译内核时的变量值。
（2）将fd加入select监控集的同时，还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd，一是用于再select返回后，array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空，则每次开始select前都要重新从array取得fd逐一加入（FD_ZERO最先），扫描array的同时取得fd最大值maxfd，用于select的第一个参数。
（3）可见select模型必须在select前循环加fd，取maxfd，select返回后利用FD_ISSET判断是否有事件发生。
标签：set,描述符,fd,IO,linux,FD,include,select 来源： https://www.cnblogs.com/zzx2bky/p/16341222.html