Linux select I/O 复用
用途
在处理多个socket套接字的时候，会很自然的遇到一个问题：某个套接字什么时候可读？什么时候可写？哪些套接字是需要关闭的？我们可以回忆一下，一般我们在最开始编写socket程序的时候，send，recv都是同步的，send完后就傻等着recv。这种模式的一个很大的问题是，recv会占用一整个线程，单个线程里没法处理第二个socket。怎么办呢？加线程，每个socket分配一个线程？显然不合适，1000个客户端难道要1000个线程么。select提供了一种方式同时监控多个套接字，执行过程大致为：首先将感兴趣的套接字加入到select的集合中，select函数执行，监控这些个套接字，当其中有套接字产生了事件（可读，可写，异常）或者select超时后，select返回告知调用者，哪些个套接字发送了事件，调用者就对发生了事件的套接字挨个处理，然后继续执行select函数，下个循环开始。
通过这样的一种方式，在同一个线程里面就实现了对多个套接字的读写操作。当然需要注意的是，select调用针对的是文件描述符，不管是socket，pipe，file都是可以被select监控的。
函数说明
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.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);
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
void FD_ZERO(fd_set *set);
当前linux下selet的每个fd_set最多可以监控1024个文件描述符
参数
- nfds 要监听的所有的文件描述符中最大值 + 1
- readfds 要监听其读事件的文件描述符集合
- writefds 要监听其写事件的文件描述符集合
- exceptfds 要监听其异常事件的文件描述符集合（比如socket的带外数据就会引起exceptfds事件）
- timeout 超时时间结构，指定为NULL表示一直阻塞，否则就阻塞指定的时间。
返回值
- -1 出错
- = 超时
- >0 某些套接字产生事件
使用
假设对于一个文件描述符fd，我们想监控其读事件，就将加入到读监控集合中。
fd_set read_set;
FD_ZERO(&read_set);
FD_SET(fd, &read_set);
select(maxFd +1, &read_set, NULL, NULL, NULL)
同理，对于写事件，异常事件也是一样的处理方式。
当select调用返回后，如果select返回>0 则可以对指定的文件描述符进行操作。
if (FD_ISSET(fd, &read_set)) {
recv(fd)
}
在程序设计中，一般将select结合while使用。
参考
- Linux Programmer's mannual
- 《Linux 高性能服务器编程》
- http://www.cnblogs.com/c-slmax/p/5553857.html
实例
使用select构建的一个tcp echo程序，程序可以接受多个客户端的链接，并将客户端发送过来的字符串发送回去。
测试
测试环境：CentOS7.1
server端截图：
cleint1截图：
cleint2截图：
代码
/* author: bymzy
* 2017/2/12
* */
#include <sys/select.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <strings.h>
#include <stdlib.h>
#define PORT 3333
#define IP "127.0.0.1"
#define BACKLOG 5
#define BUFSIZE 1025
void SetFDSet(int *clientFd, int listenFd, fd_set *read, fd_set *except, int *maxFd)
{
int i = listenFd + 1;
FD_ZERO(read);
FD_ZERO(except);
for (;i <= *maxFd; ++i) {
if (clientFd[i] != 0) {
FD_SET(clientFd[i], read);
FD_SET(clientFd[i], except);
}
}
}
void CheckFDSet(int *clientFd, int listenFd, fd_set *read, fd_set *except, int *maxFd)
{
int i = listenFd + 1;
int tempMaxFd = *maxFd;
char buf[1024];
int recved = 0;
bool needClose = false;
bzero(buf, 1024);
for (;i <= tempMaxFd; ++i) {
bzero(buf, recved);
if (FD_ISSET(clientFd[i], read)) {
recved = recv(clientFd[i], buf, BUFSIZE -1 , 0);
if (recved <= 0) {
perror("Recv error");
close(clientFd[i]);
if (i == tempMaxFd) {
*maxFd = -1;
}
clientFd[i] = 0;
continue;
}
printf("Recv: %s \n", buf);
send(clientFd[i], buf, recved, 0);
}
bzero(buf, recved);
if (FD_ISSET(clientFd[i], except)) {
recved = recv(clientFd[i], buf, BUFSIZE - 1, MSG_OOB);
if (recved <= 0) {
perror("Recv error");
close(clientFd[i]);
if (i == tempMaxFd) {
*maxFd = -1;
}
clientFd[i] = 0;
continue;
}
printf("OOB: %s \n", buf);
send(clientFd[i], buf, recved, MSG_OOB);
}
}
}
void ChooseMaxFd(int *clientFd, int listenFd, int total, int *maxFd)
{
int i = listenFd;
for (;i < total; ++i) {
if(clientFd[i] != 0) {
*maxFd = clientFd[i];
}
}
}
void CloseFd(int *clientFd, int listenFd, int total)
{
int i = listenFd + 1;
for (;i < total; ++i) {
if(clientFd[i] != 0) {
close(clientFd[i]);
clientFd[i] = 0;
}
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int err = 0;
int listenFd = -1;
do {
listenFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listenFd < 0) {
err = errno;
perror("Create listen socket failed");
break;
}
struct sockaddr_in bindaddr;
bzero(&bindaddr, 0);
bindaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);
bindaddr.sin_port = htons(PORT);
bindaddr.sin_family = AF_INET;
socklen_t socklen = sizeof(bindaddr);
int reuse = 1;
setsockopt(listenFd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse));
err = bind(listenFd, (sockaddr*)&bindaddr, socklen);
if (err != 0) {
err = errno;
perror("Listen socket bind failed!");
break;
}
err = listen(listenFd, BACKLOG);
if (err != 0) {
err = errno;
perror("Listen socket listen failed!");
break;
}
/* use select read data */
fd_set read_set;
fd_set exception_set;
struct timeval tv;
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
int *clientFd = (int*)malloc(sizeof(int) * (FD_SETSIZE + listenFd + 1));
clientFd[listenFd] = listenFd;
int maxFd = -1;
while (1) {
if (maxFd == -1) {
ChooseMaxFd(clientFd, listenFd, FD_SETSIZE + listenFd + 1, &maxFd);
}
SetFDSet(clientFd, listenFd, &read_set, &exception_set, &maxFd);
if (maxFd != (FD_SETSIZE + listenFd)) {
FD_SET(listenFd, &read_set);
}
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
err = select(maxFd + 1, &read_set, NULL, &exception_set, &tv);
if (err < 0) {
perror("Select failed");
err = errno;
break;
} else if (err == 0) {
printf("Select timeout!\n");
} else {
if (FD_ISSET(listenFd, &read_set)) {
struct sockaddr_in clientaddr;
socklen_t clientlen;
int tempFd= -1;
tempFd = accept(listenFd, (sockaddr*)&clientaddr, &clientlen);
if (tempFd < 0) {
err = errno;
perror("accept failed!");
break;
}
clientFd[tempFd] = tempFd;
if (tempFd > maxFd) {
maxFd = tempFd;
}
printf("Accept client fd: %d\n", tempFd);
}
CheckFDSet(clientFd, listenFd, &read_set, &exception_set, &maxFd);
}
}
CloseFd(clientFd, listenFd, FD_SETSIZE + listenFd + 1);
free(clientFd);
} while(0);
if (listenFd != -1) {
close(listenFd);
listenFd = -1;
}
return err;
}
