I/o复用之select

I/O复用概述

解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术，使进程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调用

I/O复用使用的场合：

1.当处理多个描述符的时候，需要用到i/o复用

2.tcp服务器既要处理监听套接字，又要处理已连接套接字，一般要使用I/O复用。

3.如果一个服务器既要处理tcp又要处理udp，一般要使用I/O复用。

4.如果一个服务器要处理多个服务或多个服务时，一般要使用I/O复用。

I/O复用常用函数：

select、poll

 

select()函数

select函数介绍：

int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);
功能：轮询扫描多个描述符中的任一描述符是否发生响应，或经过一段时间后唤醒
参数：
参数 名称 说明
maxfd 指定要检测的描述符的范围 所检测描述符最大值+1
readset 可读描述符集 监测该集合中的任意描述符是否有数据可读
writeset 可写描述符集 监测该集合中的任意描述符是否有数据可写
exceptset 异常描述符集 监测该集合中的任意描述符是否发生异常
timeout 超时时间 超过规定时间后唤醒

返回值：0：超时

-1：出错

>0：准备好的文件描述符数量

头文件：

 

 
  1. #include <sys/select.h>  
  2. #include <sys/time.h>  

 

 

 超时时间：

 
  1. //该结构体表示等待超时的时间  
  2. struct timeval{  
  3.     long tv_sec;//秒  
  4.     long tv_usec;//微秒  
  5. };  
  6.   
  7. //比如等待10.2秒  
  8. struct timeval timeout;  
  9. timeoout.tv_sec = 10;  
  10. timeoout.tv_usec = 200000;  
  11.   
  12. //将select函数的timeout参数设置为NULL则永远等待  



 

描述符集合的操作：

select()函数能对多个文件描述符进行监测，如果一个参数对应一个描述符，那么select函数的4个参数最多能监测4个文件描述，那他如何实现对多个文件描述符的监测的呢？

大家想一想文件描述符基本具有3种特性（读、写、异常），如果我们统一将监测可读的描述符放入可读集合（readset），监测可写的描述符放入可写集合（writeset），监测异常的描述符放入异常集合（exceptset）。然后将这3个集合传给select函数，是不是就可监测多个描述符呢.

 

如何将某个描述符加入到特定的集合中呢？这时就需要了解下面的集合操作函数

 

 
  1. /初始化描述符集  
  2. void FD_ZERO(fd_set *fdset);  
  3.   
  4. //将一个描述符添加到描述符集  
  5. void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);  
  6.   
  7. //将一个描述符从描述符集中删除  
  8. void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);  
  9.   
  10. //检测指定的描述符是否有事件发生  
  11. int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);  

select()函数整体使用框架：

 

例子：检测 0、4、5 描述符是否准备好读

 
 
  1. while(1)  
  2. {  
  3.     fd_set rset;//创建一个描述符集rset  
  4.     FD_ZERO(&rset);//对描述符集rset清零  
  5.     FD_SET(0, &rset);//将描述符0加入到描述符集rset中  
  6.     FD_SET(4, &rset);//将描述符4加入到描述符集rset中  
  7.     FD_SET(5, &rset);//将描述符5加入到描述符集rset中  
  8.       
  9.     if(select(5+1, &rset, NULL, NULL, NULL) > 0)  
  10.     {  
  11.         if(FD_ISSET(0, &rset))  
  12.         {  
  13.             //描述符0可读及相应的处理代码  
  14.         }  
  15.           
  16.         if(FD_ISSET(4, &rset))  
  17.         {  
  18.             //描述符4可读及相应的处理代码  
  19.         }  
  20.         if(FD_ISSET(5, &rset))  
  21.         {  
  22.             //描述符5可读及相应的处理代码  
  23.         }  
  24.     }  
  25. }  



 

 

select函数的应用对比

我们通过udp同时收发的例子来说明select的妙处。

对于udp同时收发立马想到的是一个线程收、另一个线程发，下面的代码就是通过多线程来实现

 

  1. #include <string.h>  
  2. #include <stdio.h>  
  3. #include <stdlib.h>  
  4. #include <unistd.h>  
  5. #include <sys/select.h>  
  6. #include <sys/time.h>  
  7. #include <sys/socket.h>  
  8. #include <netinet/in.h>  
  9. #include <arpa/inet.h>  
  10. #include <pthread.h>  
  11.   
  12. //接收线程：负责接收消息并显示  
  13. void *recv_thread(void* arg)  
  14. {  
  15.     int udpfd = (int)arg;  
  16.     struct sockaddr_in addr;  
  17.     socklen_t addrlen = sizeof(addr);  
  18.       
  19.     bzero(&addr,sizeof(addr));  
  20.     while(1)  
  21.     {  
  22.         char buf[200]  = "";  
  23.         char ipbuf[16] = "";  
  24.         recvfrom(udpfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen);  
  25.         printf("\r\033[31m[%s]:\033[32m%s\n",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf);  
  26.         write(1,"UdpQQ:",6);  
  27.     }  
  28.     return NULL;  
  29. }  
  30.   
  31. int main(int argc,char *argv[])  
  32. {  
  33.     char buf[100] = "";  
  34.     int  udpfd = 0;  
  35.     pthread_t tid;  
  36.     struct sockaddr_in addr;  
  37.     struct sockaddr_in cliaddr;  
  38.       
  39.     //对套接字地址进行初始化  
  40.     bzero(&addr,sizeof(addr));  
  41.     addr.sin_family = AF_INET;  
  42.     addr.sin_port   = htons(8000);  
  43.     addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
  44.   
  45.     bzero(&cliaddr,sizeof(cliaddr));      
  46.     cliaddr.sin_family = AF_INET;  
  47.     cliaddr.sin_port   = htons(8000);  
  48.   
  49.     //创建套接口  
  50.     if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0)  
  51.     {  
  52.         perror("socket error");  
  53.         exit(-1);  
  54.     }  
  55.       
  56.     //设置端口  
  57.     if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0)  
  58.     {  
  59.         perror("bind error");  
  60.         close(udpfd);         
  61.         exit(-1);  
  62.     }  
  63.       
  64.     printf("input: \"sayto 192.168.221.X\" to sendmsg to somebody\n");  
  65.     //创建接收线程  
  66.     pthread_create(&tid, NULL, recv_thread, (void*)udpfd); //创建线程  
  67.     printf("\033[32m"); //设置字体颜色  
  68.     fflush(stdout);  
  69.       
  70.     while(1)  
  71.     {     
  72.         //主线程负责发送消息  
  73.         write(1,"UdpQQ:",6);//1 表示标准输出  
  74.         fgets(buf, sizeof(buf), stdin); //等待输入  
  75.         buf[strlen(buf) - 1] = '\0';    //确保输入的最后一位是'\0'  
  76.         if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0)  
  77.         {  
  78.             char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = "";  
  79.             inet_pton(AF_INET, buf+6, &cliaddr.sin_addr);//给addr套接字地址再赋值.  
  80.             printf("\rconnect %s successful!\n",inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)));  
  81.             continue;  
  82.         }  
  83.         else if(strncmp(buf, "exit",4) == 0)  
  84.         {  
  85.             close(udpfd);  
  86.             exit(0);  
  87.         }  
  88.           
  89.         sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&cliaddr, sizeof(cliaddr));  
  90.     }  
  91.       
  92.     return 0;  
  93. }  
    1. #include <string.h>  
    2. #include <stdio.h>  
    3. #include <stdlib.h>  
    4. #include <unistd.h>  
    5. #include <sys/select.h>  
    6. #include <sys/time.h>  
    7. #include <sys/socket.h>  
    8. #include <netinet/in.h>  
    9. #include <arpa/inet.h>  
    10.   
    11. int main(int argc,char *argv[])  
    12. {  
    13.     int udpfd = 0;  
    14.     struct sockaddr_in saddr;  
    15.     struct sockaddr_in caddr;  
    16.   
    17.     bzero(&saddr,sizeof(saddr));  
    18.     saddr.sin_family = AF_INET;  
    19.     saddr.sin_port   = htons(8000);  
    20.     saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
    21.       
    22.     bzero(&caddr,sizeof(caddr));  
    23.     caddr.sin_family  = AF_INET;  
    24.     caddr.sin_port    = htons(8000);  
    25.       
    26.     //创建套接字  
    27.     if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0)  
    28.     {  
    29.         perror("socket error");  
    30.         exit(-1);  
    31.     }  
    32.       
    33.     //套接字端口绑字  
    34.     if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)) != 0)  
    35.     {  
    36.         perror("bind error");  
    37.         close(udpfd);         
    38.         exit(-1);  
    39.     }  
    40.   
    41.     printf("input: \"sayto 192.168.220.X\" to sendmsg to somebody\033[32m\n");    
    42.     while(1)  
    43.     {     
    44.         char buf[100]="";     
    45.         fd_set rset;    //创建文件描述符的聚合变量    
    46.         FD_ZERO(&rset); //文件描述符聚合变量清0  
    47.         FD_SET(0, &rset);//将标准输入添加到文件描述符聚合变量中  
    48.         FD_SET(udpfd, &rset);//将udpfd添加到文件描述符聚合变量中        
    49.         write(1,"UdpQQ:",6);  
    50.           
    51.         if(select(udpfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL) > 0)  
    52.         {  
    53.             if(FD_ISSET(0, &rset))//测试0是否可读写  
    54.             {                 
    55.                 fgets(buf, sizeof(buf), stdin);  
    56.                 buf[strlen(buf) - 1] = '\0';  
    57.                 if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0)  
    58.                 {  
    59.                     char ipbuf[16] = "";  
    60.                     inet_pton(AF_INET, buf+6, &caddr.sin_addr);//给addr套接字地址再赋值.  
    61.                     printf("\rsay to %s\n",inet_ntop(AF_INET,&caddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)));  
    62.                     continue;  
    63.                 }  
    64.                 else if(strcmp(buf, "exit")==0)  
    65.                 {  
    66.                     close(udpfd);  
    67.                     exit(0);  
    68.                 }  
    69.                 sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&caddr, sizeof(caddr));  
    70.             }  
    71.             if(FD_ISSET(udpfd, &rset))//测试udpfd是否可读写  
    72.             {  
    73.                 struct sockaddr_in addr;  
    74.                 char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = "";  
    75.                 socklen_t addrlen = sizeof(addr);  
    76.                   
    77.                 bzero(&addr,sizeof(addr));  
    78.                   
    79.                 recvfrom(udpfd, buf, 100, 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen);  
    80.                 printf("\r\033[31m[%s]:\033[32m%s\n",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf);  
    81.             }  
    82.         }  
    83.     }  
    84.       
    85.     return 0;  
    86. }  
posted @ 2017-04-22 15:50  浪_花  阅读(370)  评论(0)  编辑  收藏  举报