I/O多路复用

I/O模型 参考链接：http://www.cnblogs.com/klcf0220/p/3208890.html

I/O复用典型地用在下列网络应用场合：
1.当客户处理多个描述字时(一般是交互式输入和网络套接口)，必须使用I/O复用。
2.一个客户同时处理多个套接口是可能的，但是很少出现。
3. 如果一个TCP服务器既要处理监听套接口，又要处理已连接套接口，一般也要用到I/O复用。
4. 如果一个服务器既要处理TCP，又要处理UDP，一般也要使用I/O复用。
5. 如果一个服务器要处理多个服务或者多个协议，一般要使用I/O复用。

select函数

select()系统调用可以使进程检测同时等待的多个I/O设备，当没有设备准备好时，select()阻塞，其中任一设备准备好时，select()就返回。

#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
int select(int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds,
    const struct timeval *timeout);

select的第一个参数是文件描述符集中要被检测的比特数，这个值必须至少比待检测的最大文件描述符大1；参数readfds指定了被读监控的文件描述符集；参数writefds指定了被写监控的文件描述符集；而参数exceptfds指定了被例外条件监控的文件描述符集。参数timeout起了定时器的作用：到了指定的时间，无论是否有设备准备好，都返回调用。

timeval的结构定义如下：
struct timeval{
    long tv_sec; //表示几秒
    long tv_usec; //表示几微妙
}

timeout取不同的值，该调用就表现不同的性质：

1．timeout为0，调用立即返回；
2．timeout为NULL，select()调用就阻塞，直到知道有文件描述符就绪；
3．timeout为正整数，就是一般的定时器。

select调用返回时，除了那些已经就绪的描述符外，select将清除readfds、writefds和exceptfds中的所有没有就绪的描述符。select的返回值有如下情况：
1．正常情况下返回就绪的文件描述符个数；
2．经过了timeout时长后仍无设备准备好，返回值为0；
3．如果select被某个信号中断，它将返回-1并设置errno为EINTR。
4．如果出错，返回-1并设置相应的errno。

系统提供了4个宏对描述符集进行操作：

#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
 void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);
 void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);
 void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
 void FD_ZERO(fd_set *fdset);

宏FD_SET设置文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位(设置为1)，宏FD_CLR清除文件描述符集 fdset中对应于文件描述符fd的位（设置为0），宏FD_ZERO清除文件描述符集fdset中的所有位(既把所有位都设置为0)。使用这3个宏在调用select前设置描述符屏蔽位，在调用select后使用FD_ISSET来检测文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位是否被设置。

select的使用方法：

1. 将要监控的文件添加到文件描述符集
2. 调用select开始监控
3. 判断文件是否发生变化。       

FD_ZERO(&fds); //清空集合
FD_SET(fd1,&fds); //设置描述符
FD_SET(fd2,&fds); //设置描述符
maxfdp=fd1+1； //描述符最大值加1,假设fd1>fd2
switch(select(maxfdp,&fds,NULL,NULL,&timeout))
case -1: exit(-1);break; //select错误，退出程序
case 0:break;
default:if(FD_ISSET(fd1,&fds)).... //测试fd1是否可读

可运行源代码：

#include<sys/time.h>
#include<sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdlib.h>
#define TIMEOUT 5
#define BUF_LEN 1024

int max(int a,int b){
    return (a>b)?a:b;
}

int main(void)
{
    struct timeval tv;
    fd_set readfds;
    int fd_open, fd ,maxfdp1;
    int ret;
    fd_open = open("select_test.c",O_RDONLY);
    FD_ZERO(&readfds);
    FD_SET(STDIN_FILENO, &readfds);
    FD_SET(fd_open, &readfds);
    tv.tv_sec = TIMEOUT;
    tv.tv_usec = 0;
    maxfdp1 = max(STDIN_FILENO  , fd_open) + 1;  //注意要加1
    ret = select(maxfdp1,&readfds,NULL,NULL,    &tv);
    if(ret == -1)
    {
        perror("select");
        return 1;
    }
    else if(!ret){
        printf("%d seconds elapsed.\n",TIMEOUT);
        return 0;
    }
    if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &readfds)){
        char buf[BUF_LEN+1];
        int len;
        len = read(STDIN_FILENO,buf,BUF_LEN);
        if(len == -1)
        {
            perror("read");
        }
        if(len){
            buf[len] = '\0';
            printf("read:%s\n",buf);
        }
    }
    if (FD_ISSET(fd_open, &readfds)){
        char buf[BUF_LEN+1];
        int len;
        len = read(fd_open,buf,BUF_LEN);
        if(len == -1){
            perror("read");
        }
        if(len)
        {
            buf[len] = '\0';
            printf("read:%s\n",buf);
        }
    }
    fprintf(stderr,"This should not happen!\n");
    return 1;
}

GCC编译通过，可以自行测试运行，本程序测试了两个描述符，一个标准输入，一个是文件描述符。

 

pselect函数

#include <sys/select.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
int pselect(int maxfdp1, fd_set * readset, fd_set * writeset, fd_set * exceptset, const struct timespec * timeout, const sygset_t * sigmask); 
// 返回: 准备好描述字的个数, 0-超时 -1-出错

 

poll函数

poll提供了与select相似的功能，但当涉及到流设备时，它还提供了附加信息。

 

#include <poll.h>
int poll(struct pollfd * fdarray, unsigned long nfds, int timeout); // 返回: 准备好描述字的个数, 0-超时, -1-出错