原 linux select函式詳解

2021-09-14 00:36:57 字數 3914 閱讀 9321

在linux中,我們可以使用select函式實現i/o埠的復用,傳遞給 select函式的引數會告訴核心:

•我們所關心的檔案描述符

•對每個描述符,我們所關心的狀態。(我們是要想從乙個檔案描述符中讀或者寫,還是關注乙個描述符中是否出現異常)

•我們要等待多長時間。(我們可以等待無限長的時間,等待固定的一段時間,或者根本就不等待)

從 select函式返回後,核心告訴我們一下資訊:

•對我們的要求已經做好準備的描述符的個數

•對於三種條件哪些描述符已經做好準備.(讀,寫,異常)

有了這些返回資訊,我們可以呼叫合適的i/o函式(通常是 read 或 write),並且這些函式不會再阻塞.

#include

int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,struct timeval *timeout);

返回:做好準備的檔案描述符的個數,超時為0,錯誤為 -1.

struct timeval{      

long tv_sec;   /*秒 */

long tv_usec;  /*微秒 */   

有三種情況:

timeout == null  等待無限長的時間。等待可以被乙個訊號中斷。當有乙個描述符做好準備或者是捕獲到乙個訊號時函式會返回。如果捕獲到乙個訊號, select函式將返回 -1,並將變數 erro設為 eintr。

timeout->tv_sec == 0 &&timeout->tv_usec == 0不等待,直接返回。加入描述符集的描述符都會被測試,並且返回滿足要求的描述符的個數。這種方法通過輪詢,無阻塞地獲得了多個檔案描述符狀態。

timeout->tv_sec !=0 ||timeout->tv_usec!= 0 等待指定的時間。當有描述符符合條件或者超過超時時間的話,函式返回。在超時時間即將用完但又沒有描述符合條件的話,返回 0。對於第一種情況,等待也會被訊號所中斷。

中間的三個引數 readset, writset, exceptset,指向描述符集。這些引數指明了我們關心哪些描述符,和需要滿足什麼條件(可寫,可讀,異常)。乙個檔案描述集儲存在 fd_set 型別中。fd_set型別變數每一位代表了乙個描述符。我們也可以認為它只是乙個由很多二進位制位構成的陣列。如下圖所示:

對於 fd_set型別的變數我們所能做的就是宣告乙個變數,為變數賦乙個同種型別變數的值,或者使用以下幾個巨集來控制它:

#include

int fd_zero(int fd, fd_set *fdset);   

int fd_clr(int fd, fd_set *fdset);   

int fd_set(int fd, fd_set *fd_set);   

int fd_isset(int fd, fd_set *fdset);

fd_zero巨集將乙個 fd_set型別變數的所有位都設為 0,使用fd_set將變數的某個位置位。清除某個位時可以使用 fd_clr,我們可以使用 fd_isset來測試某個位是否被置位。

當宣告了乙個檔案描述符集後,必須用fd_zero將所有位置零。之後將我們所感興趣的描述符所對應的位置位,操作如下:

fd_set rset;   

int fd;   

fd_zero(&rset);   

fd_set(fd, &rset);   

fd_set(stdin, &rset);

select返回後,用fd_isset測試給定位是否置位:

if(fd_isset(fd, &rset)   

具體解釋select的引數:

(1)intmaxfdp是乙個整數值,是指集合中所有檔案描述符的範圍,即所有檔案描述符的最大值加1,不能錯。

說明:對於這個原理的解釋可以看上邊fd_set的詳細解釋,fd_set是以位圖的形式來儲存這些檔案描述符。maxfdp也就是定義了點陣圖中有效的位的個數。

(2)fd_set*readfds是指向fd_set結構的指標,這個集合中應該包括檔案描述符,我們是要監視這些檔案描述符的讀變化的,即我們關心是否可以從這些檔案中讀取資料了,如果這個集合中有乙個檔案可讀,select就會返回乙個大於0的值,表示有檔案可讀;如果沒有可讀的檔案,則根據timeout引數再判斷是否超時,若超出timeout的時間,select返回0,若發生錯誤返回負值。可以傳入null值,表示不關心任何檔案的讀變化。

(3)fd_set*writefds是指向fd_set結構的指標,這個集合中應該包括檔案描述符,我們是要監視這些檔案描述符的寫變化的,即我們關心是否可以向這些檔案中寫入資料了,如果這個集合中有乙個檔案可寫,select就會返回乙個大於0的值,表示有檔案可寫,如果沒有可寫的檔案,則根據timeout引數再判斷是否超時,若超出timeout的時間,select返回0,若發生錯誤返回負值。可以傳入null值,表示不關心任何檔案的寫變化。

(4)fd_set*errorfds同上面兩個引數的意圖,用來監視檔案錯誤異常檔案。

(5)structtimeval* timeout是select的超時時間,這個引數至關重要,它可以使select處於三種狀態,第一,若將null以形參傳入,即不傳入時間結構,就是將select置於阻塞狀態,一定等到監視檔案描述符集合中某個檔案描述符發生變化為止;第二,若將時間值設為0秒0毫秒,就變成乙個純粹的非阻塞函式,不管檔案描述符是否有變化,都立刻返回繼續執行,檔案無變化返回0,有變化返回乙個正值;第三,timeout的值大於0,這就是等待的超時時間,即 select在timeout時間內阻塞,超時時間之內有事件到來就返回了,否則在超時後不管怎樣一定返回,返回值同上述。

說明:函式返回:

(1)當監視的相應的檔案描述符集中滿足條件時,比如說讀檔案描述符集中有資料到來時,核心(i/o)根據狀態修改檔案描述符集,並返回乙個大於0的數。

(2)當沒有滿足條件的檔案描述符,且設定的timeval監控時間超時時,select函式會返回乙個為0的值。

(3)當select返回負值時,發生錯誤。

理解select模型:

理解select模型的關鍵在於理解fd_set,為說明方便,取fd_set長度為1位元組,fd_set中的每一bit可以對應乙個檔案描述符fd。則1位元組長的fd_set最大可以對應8個fd。

(1)執行fd_set set;fd_zero(&set);則set用位表示是0000,0000。

(2)若fd=5,執行fd_set(fd,&set);後set變為0001,0000(第5位置為1)

(3)若再加入fd=2,fd=1,則set變為0001,0011

(4)執行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待

(5)若fd=1,fd=2上都發生可讀事件,則select返回,此時set變為0000,0011。注意:沒有事件發生的fd=5被清空。

基於上面的討論,可以輕鬆得出select模型的特點:

(1)可監控的檔案描述符個數取決與sizeof(fd_set)的值。我這邊伺服器上sizeof(fd_set)=512,每bit表示乙個檔案描述符,則我伺服器上支援的最大檔案描述符是512*8=4096。據說可調,另有說雖然可調,但調整上限受於編譯核心時的變數值。

(2)將fd加入select監控集的同時,還要再使用乙個資料結構array儲存放到select監控集中的fd,一是用於再select返回後,array作為源資料和fd_set進行fd_isset判斷。二是select返回後會把以前加入的但並無事件發生的fd清空,則每次開始 select前都要重新從array取得fd逐一加入(fd_zero最先),掃瞄array的同時取得fd最大值maxfd,用於select的第乙個引數。

(3)可見select模型必須在select前迴圈array(加fd,取maxfd),select返回後迴圈array(fd_isset判斷是否有時間發生)。

基本原理

select()系統呼叫**走讀

呼叫順序如下:sys_select() à core_sys_select() à do_select() à fop->poll()

linux select函式用法

select系統呼叫是用來讓我們的程式監視多個檔案控制代碼的狀態變化的。程式會停在select這裡等待,直到被監視的檔案控制代碼有乙個或多個發生了狀態改變。關於檔案控制代碼,其實就是乙個整數,我們最熟悉的控制代碼是0 1 2三個,0是標準輸入,1是標準輸出,2是標準錯誤輸出。0 1 2是整數表示的,...

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