I/O复用-select模型

IO复用：

I/O复用使得程序可以同时监听多个文件描述符,这对提高程序的性能至关重要。例如TCP服务器要同时处理监听socket和连接socket,客户端要同时处理用户输入和网络连接.

Linux下实现I/O复用的系统调用主要有select、poll和epoll.

select函数:

#include <sys/select.h>
 int select(int nfds,fd_set* readfds,fd_set* writefds,fd_set* excepefds,struct timeval* timeout);

 函数参数介绍:

  (1)nfds:指定被监听的文件描述符的总数.它通常被设置为select监听的所有的文件描述中的最大值加1.因为文件描述符是从0开始的.

  (2)readfds、writefd和exceptfds参数：指向可读、可写和异常等事件对应的文件描述符集合.select调用返回时,内核将修改它们来通知应用程序哪些文件描述符已经就绪.(fd_set结构体仅包含一个整型数组,该数组的每个元素的每一位(bit)都标记一个文件描述符.fd_set能够容纳的文件描述符数量是由FD_SETSIZE来指定,这就限制了select能同时处理的文件描述符的总量).

  因为位操作比较繁琐,所以使用下列宏来实现:

   FD_ZERO(fd_set *fdset); //清除fdset的所有位

   FD_SET(int fd,fd_set *fdset);  //设置fdset的位

   FD_CLR（int fd,fd_set *fd_set);  //清除fdset的位fd

   int FD_ISSET(int fd,fd_set *fd_set);//判断fdset的位fd是否被设置

  (3)timeout参数：被用来设置select函数的超时时间.使用指针参数是因为内核将修改它以告诉用户select等了多久.

   struct timeval结构体定义:

struct timeval{
    long tv_sec;/*秒数*/
    long tv_usec; /*微秒*/
};

• timeout变量的tv_sec和tv_usec成员都被设为0,则select将立即返回.
• timeout=NULL:select将一直阻塞,直到某个文件描述符就绪.

返回值:>0  成功时返回就绪(可读、可写和异常)文件描述符的总数.

       =0   在超时时间内没有任何文件描述符就绪.

       =-1    失败时,同时并设置errno.

 

例子:利用select接受普通数据和带外数据都将使select返回.但socket处于不同的就绪状态:前者处于可读状态,后者处于异常状态.

#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc,const char* argv[]){
      if(argc<=2){
          printf("usage:%s ip port\n",argv[0]);
          return -1;
      }
      
      const char* ip=argv[1];
      int port=atoi(argv[2]);
      
      struct sockaddr_in address;
      address.sin_family=AF_INET;
      inet_pton(AF_INET,ip,&address.sin_addr);
      address.sin_port=htons(port);
      
      int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
      assert(sockfd!=-1);
      
      int ret=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&address,sizeof(address));
      assert(ret!=-1);
      
      ret=listen(sockfd,5);
      assert(ret!=-1);
      
      struct sockaddr_in client_address;
      socklen_t len=sizeof(client_address);
      int connfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&client_address,&len);
      assert(connfd>=0);
      
      fd_set readSet;
      fd_set exceptionSet;
      FD_ZERO(&readSet);
      FD_ZERO(&exceptionSet);
      char buf[1024];
      
      while(1){
           memset(buf,'\0',1024);
           
           FD_SET(connfd,&readSet);
           FD_SET(connfd,&exceptionSet);
           
           ret=select(connfd+1,&readSet,NULL,&exceptionSet,NULL);
           if(ret<0){
                  printf("select error\n");
                  break;
           }
          
          if(FD_ISSET(connfd,&readSet)){
              ret=recv(connfd,buf,sizeof(buf),0);
              if(ret<=0){
                  break;
              }
              
              printf("recv data:%s and length:%d\n",buf,ret);
          }
          
          else if(FD_ISSET(connfd,&exceptionSet)){
              ret=recv(connfd,buf,sizeof(buf),MSG_OOB);
              if(ret<=0){
                  break;
              }
              
              printf("recv oob data:%s and length:%d\n",buf,ret);
          }
      }
      
      close(connfd);
      close(sockfd);
      return 0;
}