多路复用-select

select 实现与应用

select 的原理
基本函数
- select
- 对fd_set 操作
用select搭建一个简单的服务端
总结

select 的原理

在网络IO一篇中我们讲到了5种的IO网络模型。而select则是多路复用中的一种。它把等待数据就绪和读取数据区分开，实现了单线程操作多个网络IO的功能。
select如何实现单线程中对多个网络IO读取操作的呢？

内核根据io的3种状态，将各个状态准备好的io放入对应的位图中去。而后，我们根据对应的位图，去遍历io获取或写入数据。由此实现同时操作多个io。

重点小黑板：

io的3种状态可读、可写、是否出错
位图 fd_set，最大为1024位
socket创建出来的fd是一个int型,而且是逐次递增的。如果中间关闭了一个fd，则下次创建的时候，新建的fd为之前关闭的fd值。

基本函数

fd_set: 该类型可以简单的理解为按 bit 位标记句柄的队列，例如标记一个值为8的句柄，则该fd_set的第8位标记为1.
头文件#include <arpa/inet.h>

select

原型

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds,struct timeval *timeout)

参数介绍

参数名	说明
nfds	遍历到的最大socketfd
readfds	获取到的可读的io列表
writefds	获取到的可写的io列表
exceptfds	获取到的出错的io列表
timeout	读取io状态的间隔时间

timeout为NULL时，表示置于阻塞状态，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；
为0时，表示不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；
大于0时，该值为等待的超时时间，即select在timeout时间内阻塞，超时时间之内有事件到来就返回，否则在超时后一定返回，文件无变化返回0，有变化返回一个正值。

函数功能
用来获取出可读、可写、出错的io列表
注意事项
当新客户端connect的时候也会触发select的可读事件，故也需要处理

对fd_set 操作

函数名	函数原型	函数作用
FD_ISSET	FD_ISSET(int fd, fd_set* fds)	判断fd是否存在于fds
FD_SET	FD_SET(int fd, fd_set* fds)	在fds中标记fd的句柄
FD_CLR	FD_CLR(int fd, fd_set* fds)	将fd的标记从fds集合中清除
FD_ZERO	FD_ZERO(fd_set* fds)	清空fds里面所有的标记

用select搭建一个简单的服务端

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>#include <errno.h>#define BUFFER_LEN	1024int main()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfd < 0){printf("create socket error!\n");return -1;}struct sockaddr_in addr;memset(&addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(4018);addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;if(bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(struct sockaddr_in)) < 0){printf("bind socket error! \n");return -1;}if (listen(sockfd, 5) < 0){printf("listen socket error! \n");return -1;}fd_set rReadset,rfds;FD_ZERO(&rfds);FD_SET(sockfd, &rfds);int maxfd = sockfd;while (1){rReadset = rfds;// 这里只获取可读状态的ioint nready = select(maxfd + 1, &rReadset, NULL, NULL, NULL);if (nready < 0){printf("select error!\n");continue;}if (FD_ISSET(sockfd, &rReadset)){struct sockaddr_in clientAddr;memset(&clientAddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));int cliLen = sizeof(struct sockaddr_in);int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientAddr, (socklen_t *)&cliLen);if (clientfd < 0){printf("accept client error\n");continue;}char str[INET_ADDRSTRLEN] = {0};printf("recv from %s at port %d, sockfd:%d, clientfd:%d\n", inet_ntop(AF_INET, &clientAddr.sin_addr, str, sizeof(str)),ntohs(clientAddr.sin_port), sockfd, clientfd);if (maxfd == FD_SETSIZE){printf("clientfd out of range\n");break;}FD_SET(clientfd, &rfds);maxfd = clientfd > maxfd ? clientfd : maxfd;printf("sockfd:%d, max_fd:%d, clientfd:%d\n", sockfd, maxfd, clientfd);if (--nready == 0){continue;}}for (int i = sockfd + 1; i < maxfd + 1; i++){if (!FD_ISSET(i, &rReadset)){continue;}char recvBuf[BUFFER_LEN] = {0};int ret = read(i, recvBuf, BUFFER_LEN);if (ret < 0){if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK){printf("read all data early\n");}FD_CLR(i, &rfds);close(i);}else if (ret == 0){printf("connet is close %d\n", i);FD_CLR(i, &rfds);close(i);}else{printf("Recv: %s, %d Bytes\n", recvBuf, ret);}if (-- nready == 0){break;}}}return 0;
}