转载 fd_set以及select和poll的用法-驱动程序的阻塞与非阻塞--ZT
分析openmoko的源码的时候遇到fd_set和select相关的问题。网上摘录整理如下。以备以 后查看。
fd_set以及select和poll的用法-驱动程序的阻塞与非阻塞
select()函数主要是建立在fd_set类型的基础上的。
fd_set（它比较重要所以先介绍一下）是一组文件描述字(fd)的集 合，它用一位来表示一个fd（下面会仔细介绍），对于fd_set类型通过下面四个宏来操作：
fd_set set;
FD_ZERO(&set); /* 将set清零使集合中不含任何fd*/
FD_SET(fd, &set); /* 将fd加入set集合 */
FD_CLR(fd, &set); /* 将fd从set集合中清除 */ WS
FD_ISSET(fd, &set); /* 测试fd是否在set集合中*/
过去，一个fd_set通常只能包含<32的fd（文件描述字），因为fd_set其实只用了一个32位矢量来表示fd；现在,UNIX系统 通常会在头文件<sys/select.h>中定义常量
FD_SETSIZE，它是数据类型fd_set的描述字数量，其值通常是1024，这样就能表示<1024的fd。根据fd_set的位矢 量实现，我们可以重新理解操作fd_set的四个宏
：
fd_set set;
FD_ZERO(&set); /*将set的所有位置0，如set在内存中占8位则将set置为 00000000*/
FD_SET(0, &set); /* 将set的第0位置1，如set原来是00000000，则现在变为10000000，这样fd==1的文件描述字就被加进set中了 */
FD_CLR(4, &set); /*将set的第4位置0，如set原来是10001000，则现在变为10000000，这样fd==4的文件描述字就被从set中清除了 */
FD_ISSET(5, &set); /* 测试set的第5位是否为1，如果set原来是10000100，则返回非零，表明fd==5的文件描述字在set中；否则返回0*/
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注意fd的最大值必须<FD_SETSIZE。
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select函数的接口比较简单：
int select(int nfds, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set* exceptset, struct timeval *timeout);
功能：
测试 指定的fd可读？可写？有异常条件待处理？
参数：
nfds
需要检查的文件描述字个数（即检查到 fd_set的第几位），数值应该比三组fd_set中所含的最大fd值更大，一般设为三组fd_set中所含的最大fd值加1（如在
readset,writeset,exceptset中所含最大的fd为5，则nfds=6，因为fd是从0开始的）。设这个值是为提高效率，使 函数不必检查fd_set的所有1024位。
readset
用来检查可读性的一组文件描述字。
writeset
用来检查可写性的一组文件描述字。
exceptset
用来检查是否有异常条件出现的文件描述字。(注：错误不包括在异常条件之内)
timeout
有三种可能：
1. timeout=NULL（阻塞：直到有一个fd位被置为1函数才返回）
2. timeout所指向的结构设为非零时间（等待固定时间：有一个fd位被置为1或者时间耗尽，函数均返回）
3. timeout所指向的结构，时间设为0（非阻塞：函数检查完每个fd后立即返回）
返回值：
返回对应位仍然为1的fd的总数。
Remarks：
三组fd_set均将某些fd位置0，只有 那些可读，可写以及有异常条件待处理的fd位仍然为1。
使用select函数的过程一般是：
先调用宏FD_ZERO将指定的fd_set清零，然后调用宏FD_SET将需要测试的fd加入 fd_set，接着调用函数select测试fd_set中的所有fd，最后用宏FD_ISSET检查某个
fd在函数select调用后，相应位是否仍然为1。
以下是一个测试单个文件描述字可读性的例子：
int isready(int fd)
{
int rc;
fd_set fds;
struct timeval tv;
FD_ZERO(&fds);
FD_SET(fd,&fds);
tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0;
rc = select(fd+1, &fds, NULL, NULL, &tv);
if (rc < 0) //error
return -1;
return FD_ISSET(fd,&fds) ? 1 : 0;
}
下面还有一个复杂一些的应用：
//这段代码将指定测试Socket的描述字的可读可写性，因为Socket使用的也是fd
uint32 SocketWait(TSocket *s,bool rd,bool wr,uint32 timems)
{
fd_set rfds,wfds;
#ifdef _WIN32
TIMEVAL tv;
#else
struct timeval tv;
#endif /* _WIN32 */
FD_ZERO(&rfds);
FD_ZERO(&wfds);
if (rd) //TRUE
FD_SET(*s,&rfds); //添加要测试的描述字
if (wr) //FALSE
FD_SET(*s,&wfds);
tv.tv_sec=timems/1000; //second
tv.tv_usec=timems%1000; //ms
for (;;) //如果errno==EINTR，反复测试缓冲区的可读性
switch(select((*s)+1,&rfds,&wfds,NULL, (timems==TIME_INFINITE?NULL:&tv))) //测试在规定的时间内套接口接收缓冲区中是否有数据可读
{
//0－－超时，-1－－出错
case 0: /* time out */
return 0;
case (-1): /* socket error */
if (SocketError()==EINTR)
break;
return 0; //有错但不是EINTR
default:
if (FD_ISSET(*s,&rfds)) //如果s是fds中的一员返回非0，否则返回0
return 1;
if (FD_ISSET(*s,&wfds))
return 2;
return 0;
};
}
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原创：http://jiaxingkui123.blog.163.com/blog/static/8756468420091534254862/
select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件句柄(file descriptor)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某一个或多个发生了状态改
变。 文件在句柄在Linux里很多，如果你man某个函数，在函数返回值部分说到成功后有一个文件句柄被创建的都是的，如man socket可以看到“On success, a file
descriptor for the new socket is returned.”而man 2 open可以看到“open() and creat() return the new file descriptor”，其实文件句柄就是一个整数，看
socket函数的声明就明白了：
int socket(int domain, int type, int protocol);
当然，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，0就是stdin，1就是stdout，2就是stderr。比如下面这两段代码都是从标准输入读入9个字节字符：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char ** argv)
{
char buf[10] = "";
read(0, buf, 9); /* 从标准输入 0 读入字符 */
fprintf(stdout, "%s\n", buf); /* 向标准输出 stdout 写字符 */
return 0;
}
/* **上面和下面的代码都可以用来从标准输入读用户输入的9个字符** */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char ** argv)
{
char buf[10] = "";
fread(buf, 9, 1, stdin); /* 从标准输入 stdin 读入字符 */
write(1, buf, strlen(buf));
return 0;
}
继续上面说的select，就是用来监 视某个或某些句柄的状态变化的。
select函数原型如下：
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
函 数的最后一个参数timeout显然是一个超时时间值，其类型是struct timeval *，即一个struct timeval结构的变量的指针，所以我们在程序里要申明一个struct
timeval tv;然后把变量tv的地址&tv传递给select函数。struct timeval结构如下：
struct timeval
{
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};
第 2、 3、4三个参数是一样的类型： fd_set *，即我们在程序里要申明几个fd_set类型的变量，比如rdfds, wtfds, exfds，然后把这个变量的地址&rdfds, &wtfds,
&exfds 传递给select函数。
这三个参数都是一个句柄的集合，第一个rdfds是用来保存这样的句柄的：当句柄的状态变成可读的时系统就会告诉select函数返回，同理第二个 wtfds是指有句柄状
态变成可写的时系统就会告诉select函数返回，同理第三个参数exfds是特殊情况，即句柄上有特殊情况发生时系统会告诉select函数返 回。特殊情况比如对方通过一个
socket句柄发来了紧急数据。如果我们程序里只想检测某个socket是否有数据可读，我们可以这样：
fd_set rdfds; /* 先申明一个 fd_set 集合来保存我们要检测的 socket句柄 */
struct timeval tv; /* 申明一个时间变量来保存时间 */
int ret; /* 保存返回值 */
FD_ZERO(&rdfds); /* 用select函数之前先把集合清零 */
FD_SET(socket, &rdfds); /* 把要检测的句柄socket加入到集合里 */
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 500; /* 设置select等待的最大时间为1秒加500微秒 */
ret = select(socket + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 检测我们上面设置到集合rdfds里的句柄是否有可读信息 */
if(ret < 0)
perror("select");/* 这说明select函数出错 */
else if(ret == 0)
printf("超时\n"); /* 说明在我们设定的时间值1秒加500毫秒的时间内，socket的状态没有发生变化 */
else
{ /* 说明等待时间还未到1秒加500毫秒，socket的状态发生了变化 */
printf("ret=%d\n", ret); /* ret这个返回值记录了发生状态变化的句柄的数目，由于我们只监视了socket这一个句柄，所以这里一定ret=1，如果同时有多个句柄发
生变化返回的就是句柄的总和了 */
/* 这里我们就应该从socket这个句柄里读取数据了，因为select函数已经告诉我们这个句柄里有数据可读 */
if(FD_ISSET(socket, &rdfds)) { /* 先判断一下socket这外被监视的句柄是否真的变成可读的了 */
/* 读取socket句柄里的数据 */
recv(...);
}
}
注意select函数的第一个参数，是所有加入集合的句柄值的最大那个值还要加1。比如我们创建了3个句柄：
int sa, sb, sc;
sa = socket(...); /* 分别创建3个句柄并连接到服务器上 */
connect(sa,...);
sb = socket(...);
connect(sb,...);
sc = socket(...);
connect(sc,...);
FD_SET(sa, &rdfds);/* 分别把3个句柄加入读监视集合里去 */
FD_SET(sb, &rdfds);
FD_SET(sc, &rdfds);
在使用select函数之前，一定要找到3个句柄中的最大值是哪个，我们一般定义一个变量来保存最大值，取得最大socket值如下：
int maxfd = 0;
if(sa > maxfd)
maxfd = sa;
if(sb > maxfd)
maxfd = sb;
if(sc > maxfd)
maxfd = sc;
然后调用select函数：
ret = select(maxfd + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值还要加1 */
同样的道理，如果我们要检测用户是否按了键盘进行输入，我们就应该把标准输入0这个句柄放到select里来检测，如下：
FD_ZERO(&rdfds);
FD_SET(0, &rdfds);
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 0;
ret = select(1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值还要加1 */
if(ret < 0)
perror("select");/* 出错 */
else if(ret == 0)
printf("超时\n"); /* 在我们设定的时间tv内，用户没有按键盘 */
else { /* 用户有按键盘，要读取用户的输入 */
scanf("%s", buf); }
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Linux设备驱动编程之阻塞与非阻塞
时间：2006-10-23 11:04:02 来源：天极软件 作者：宋宝华
阻塞操作是指，在执行设备操作时，若不能获得资源，则进程挂起直到满足可操作的条件再进行操作。非阻塞操作的进程在不能进行设备操作时，并不挂起。 被挂起的进程
进入sleep状态，被从调度器的运行队列移走，直到等待的条件被满足。
关于上述例程，我们补充说一点，如果将驱动程序中的read函数改为：
static ssize_t globalvar_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
//获取信号量：可能阻塞
if (down_interruptible(&sem))
{
return - ERESTARTSYS;
}
//等待数据可获得：可能阻塞
if (wait_event_interruptible(outq, flag != 0))
{
return - ERESTARTSYS;
}
flag = 0;
//临界资源访问
if (copy_to_user(buf, &global_var, sizeof(int)))
{
up(&sem);
return - EFAULT;
}
//释放信号量
up(&sem);
return sizeof(int);
}
即交换 wait_event_interruptible(outq, flag != 0)和down_interruptible(&sem)的顺序，这个驱动程序将变得不可运行。实际上，当两个可能要阻塞的事件同
时出现时，即两个wait_event或down摆在一起的时候，将变得非常危险，死锁的可能性很大，这个时候我们要特别留意它们的出现顺序。当 然，我们应该尽可能地避免
这种情况的发生！
还有一个与设备阻塞与非阻塞访问息息相关的论题，即select和poll，select和poll的本质一样，前者 在BSD Unix中引入，后者在System V中引入。poll和select用
于查询设备的状态，以便用户程序获知是否能对设备进行非阻塞的访问，它们都需要设备驱动程序中的poll函数支持。
驱动程序中poll函数中最主要用到的一个API是poll_wait，其原型如下：
void poll_wait(struct file *filp, wait_queue_heat_t *queue, poll_table * wait);
poll_wait函 数所做的工作是把当前进程添加到wait参数指定的等待列表（poll_table）中。下面我们给globalvar的驱动添加一个poll函数：
static unsigned int globalvar_poll(struct file *filp, poll_table *wait)
{
unsigned int mask = 0;
poll_wait(filp, &outq, wait);
//数据是否可获得？
if (flag != 0)
{
mask |= POLLIN | POLLRDNORM; //标示数据可获得
}
return mask;
}
需要说明的是，poll_wait函数并不阻塞，程序中poll_wait(filp, &outq, wait)这句话的意思并不是说一直等待outq信号量可获得，真正的阻塞动作是上层的
select/poll函数中完成的。select/poll会在一个循环中对每个需要监听的设备调用它们自己的poll支持函数以使得当前进程被 加入各个设备的等待列表。若当前没有任何
被监听的设备就绪，则内核进行调度（调用schedule）让出cpu进入阻塞状态，schedule返回时将再次循环检测是否有操作可以进行，如 此反复；否则，若有任意一个设
备就绪，select/poll都立即返回。
我们编写一个用户态应用程序来测试改写后的驱动。程序中要用到BSD Unix中引入的select函数，其原型为：
int select(int numfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
其中readfds、writefds、exceptfds分别是被select()监视的读、写和异常处理的文件描述符集合，numfds的 值是需要检查的号码最高的文件描述符加1。
timeout参数是一个指向struct timeval类型的指针，它可以使select()在等待timeout时间后若没有文件描述符准备好则返回。struct timeval数据结构为：
struct timeval
{
int tv_sec; /* seconds */
int tv_usec; /* microseconds */
};
除此之外，我们还将使用下列API：
FD_ZERO(fd_set *set)――清除一个文件描述符集；
FD_SET(int fd,fd_set *set)――将一个文件描述符加入文件描述符集中；
FD_CLR(int fd,fd_set *set)――将一个文件描述符从文件描述符集中清除；
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)――判断文件描述符是否被置位。
下面的用户态测试程序等待/dev/globalvar可读，但是设置了5秒的等待超时，若超过5秒仍然没有数据可读，则输出"No data within 5 seconds"：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
main()
{
int fd, num;
fd_set rfds;
struct timeval tv;
fd = open("/dev/globalvar", O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);
if (fd != - 1)
{
while (1)
{
//查看globalvar是否有输入
FD_ZERO(&rfds);
FD_SET(fd, &rfds);
//设置超时时间为5s
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
select(fd + 1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
//数据是否可获得？
if (FD_ISSET(fd, &rfds))
{
read(fd, &num, sizeof(int));
printf("The globalvar is %d\n", num);
//输入为0，退出
if (num == 0)
{
close(fd);
break;
}
}
else
printf("No data within 5 seconds.\n");
}
}
else
{
printf("device open failure\n");
}
}
开两个终端，分别运行程序：一个对globalvar进行写，一个用上述程序对 globalvar进行读。当我们在写终端给globalvar输入一个值后，读终端立即就能输出该值
，当我们连续5秒没有输入时，"No data within 5 seconds"在读终端被输出.
