select函数:
系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型。原型:
#include sys/time.h>
#include unistd.h>
int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset,fd_set *exset,struct timeval *timeout);
参数maxfd是需要监视的最大的文件描述符值+1;rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合,可写文件描述符的集合及异常文件描述符的集合。struct timeval结构用于描述一段时间长度,如果在这个时间内,需要监视的描述符没有事件发生则函数返回,返回值为0。
FD_ZERO,FD_SET,FD_CLR,FD_ISSET:
系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型。原型:
#include sys/time.h>
#include unistd.h>
int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset,fd_set *exset,struct timeval *timeout);
参数maxfd是需要监视的最大的文件描述符值+1;rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合,可写文件描述符的集合及异常文件描述符的集合。struct timeval结构用于描述一段时间长度,如果在这个时间内,需要监视的描述符没有事件发生则函数返回,返回值为0。
FD_ZERO,FD_SET,FD_CLR,FD_ISSET:
参数maxfd是需要监视的最大的文件描述符值+1;rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合,可写文件描述符的集合及异常文件描述符的集合。struct timeval结构用于描述一段时间长度,如果在这个时间内,需要监视的描述符没有事件发生则函数返回,返回值为0。
FD_ZERO(fd_set *fdset);将指定的文件描述符集清空,在对文件描述符集合进行设置前,
FD_ZERO(fd_set *fdset);将指定的文件描述符集清空,在对文件描述符集合进行设置前,
必须对其进行初始化,如果不清空,由于在系统分配内存空间后,通常并不作清空处理,所以结果是不可知的。
FD_SET(int fd,fd_set *fdset);用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符。
FD_CLR(int fd,fd_set *fdset);用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符。
FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);用于测试指定的文件描述符是否在该集合中。
struct timeval结构:
struct timeval{
long tv_sec;//second
long tv_usec;//minisecond
}
timeout设置情况:
null:select将一直被阻塞,直到某个文件描述符上发生了事件。
0:仅检测描述符集合的状态,然后立即返回,并不等待外部事件的发生。
特定的时间值:如果在指定的时间段里没有事件发生,select将超时返回。
('fd_set') 是一组文件描述符(fd)的集合。由于fd_set类型的长度在不同平台上不同,因此
FD_SET(int fd,fd_set *fdset);用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符。
FD_CLR(int fd,fd_set *fdset);用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符。
FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);用于测试指定的文件描述符是否在该集合中。
struct timeval结构:
struct timeval{
long tv_sec;//second
long tv_usec;//minisecond
}
timeout设置情况:
null:select将一直被阻塞,直到某个文件描述符上发生了事件。
0:仅检测描述符集合的状态,然后立即返回,并不等待外部事件的发生。
特定的时间值:如果在指定的时间段里没有事件发生,select将超时返回。
('fd_set') 是一组文件描述符(fd)的集合。由于fd_set类型的长度在不同平台上不同,因此
应该用一组标准的宏定义来处理此类变量:
fd_set set; FD_ZERO(&set); /* 将set清零 */ FD_SET(fd, &set); /* 将fd加入set */ FD_CLR(fd, &set); /* 将fd从set中清除 */ FD_ISSET(fd, &set); /* 如果fd在set中则真 */
在 过去,一个fd_set通常只能包含少于等于32个文件描述符,因为fd_set其实只用了一个int的比特矢量来实现,在大多数情况下,检查 fd_set能包括任意值的文件描述符是系统的责任,但确定你的fd_set到底能放多少有时你应该检查/修改宏FD_SETSIZE的值。*这个值是系 统相关的*,同时检查你的系统中的select() 的man手册。有一些系统对多于1024个文件描述符的支持有问题。
多路复用的方式是真正实用的服务器程序,非多路复用的网络程序只能作为学习或着陪测的角。
一、select模型
select原型: int select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
其中参数n表示监控的所有fd中最大值+1。
fd_set set; FD_ZERO(&set); /* 将set清零 */ FD_SET(fd, &set); /* 将fd加入set */ FD_CLR(fd, &set); /* 将fd从set中清除 */ FD_ISSET(fd, &set); /* 如果fd在set中则真 */
在 过去,一个fd_set通常只能包含少于等于32个文件描述符,因为fd_set其实只用了一个int的比特矢量来实现,在大多数情况下,检查 fd_set能包括任意值的文件描述符是系统的责任,但确定你的fd_set到底能放多少有时你应该检查/修改宏FD_SETSIZE的值。*这个值是系 统相关的*,同时检查你的系统中的select() 的man手册。有一些系统对多于1024个文件描述符的支持有问题。
多路复用的方式是真正实用的服务器程序,非多路复用的网络程序只能作为学习或着陪测的角。
一、select模型
select原型: int select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
其中参数n表示监控的所有fd中最大值+1。
和select模型紧密结合的四个宏,含义不解释了:
FD_CLR(int fd, fd_set *set);
FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
FD_SET(int fd, fd_set *set);
FD_ZERO(fd_set *set);
理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便,取fd_set长度为1字节,fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
(1)执行fd_set set; FD_ZERO(&set);则setwrite的返回值用位表示是0000,0000。
(2)若fd=5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)
(3)若再加入fd=2,fd=1,则set变为0001,0011
(4)执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
(5)若fd=1,fd=2上都发生可读事件,则select返回,此时set变为0000,0011。注意:没有事件发生的fd=5被清空。
基于上面的讨论,可以轻松得出select模型的特点:
(1)可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。我这边服务器上sizeof(fd_set)=5
FD_CLR(int fd, fd_set *set);
FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
FD_SET(int fd, fd_set *set);
FD_ZERO(fd_set *set);
理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便,取fd_set长度为1字节,fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
(1)执行fd_set set; FD_ZERO(&set);则setwrite的返回值用位表示是0000,0000。
(2)若fd=5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)
(3)若再加入fd=2,fd=1,则set变为0001,0011
(4)执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
(5)若fd=1,fd=2上都发生可读事件,则select返回,此时set变为0000,0011。注意:没有事件发生的fd=5被清空。
基于上面的讨论,可以轻松得出select模型的特点:
(1)可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。我这边服务器上sizeof(fd_set)=5
12,每bit表示一个文件描述符,则我服务器上支持的最大文件描述符是512*8=4096。据说可调,另有说虽然可调,但调整上限受于编译内核时的变量值。本人对调整fd_set的大小不太感兴趣,参考www.cppblog /CppExplore/archive/2008/03/21/45061.html中的模型2(1)可以有效突破select可监控的文件描述符上 限。
(2)将fd加入select监控集的同时,还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd,一是用于在select 返回后,array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空,则每次开始 select前都要重新从array取得fd逐一加入(FD_ZERO最先),扫描array的同时取得fd最大值maxfd,用于select的第一个 参数。
(3)可见select模型必须在select前循环array(加fd,取maxfd),select返回后循环array(FD_ISSET判断是否有事件发生)。
下面给一个伪码说明基本select模型的服务器模型:
array[slect_len];
nSock=0;
array[nSock++]=listen_fd;(之前listen port已绑定并listen)
(2)将fd加入select监控集的同时,还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd,一是用于在select 返回后,array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空,则每次开始 select前都要重新从array取得fd逐一加入(FD_ZERO最先),扫描array的同时取得fd最大值maxfd,用于select的第一个 参数。
(3)可见select模型必须在select前循环array(加fd,取maxfd),select返回后循环array(FD_ISSET判断是否有事件发生)。
下面给一个伪码说明基本select模型的服务器模型:
array[slect_len];
nSock=0;
array[nSock++]=listen_fd;(之前listen port已绑定并listen)
maxfd=listen_fd;
while{
FD_ZERO(&set);
foreach (fd in array)
{
fd大于maxfd,则maxfd=fd
FD_SET(fd,&set)
}
res=select(maxfd+1,&set,0,0,0);
if(FD_ISSET(listen_fd,&set))
{
newfd=accept(listen_fd);
array[nsock++]=newfd;
if(--res=0) continue
}
while{
FD_ZERO(&set);
foreach (fd in array)
{
fd大于maxfd,则maxfd=fd
FD_SET(fd,&set)
}
res=select(maxfd+1,&set,0,0,0);
if(FD_ISSET(listen_fd,&set))
{
newfd=accept(listen_fd);
array[nsock++]=newfd;
if(--res=0) continue
}
foreach 下标1开始 (fd in array)
{
if(FD_ISSET(fd,&set))
执行读等相关操作
如果错误或者关闭,则要删除该fd,将array中相应位置和最后一个元素互换就好,nsock减一
if(--res=0) continue
}
}
{
if(FD_ISSET(fd,&set))
执行读等相关操作
如果错误或者关闭,则要删除该fd,将array中相应位置和最后一个元素互换就好,nsock减一
if(--res=0) continue
}
}
fd_set具体是怎样实现的
这是把fd_set相关的源代码汇总在一起。这样应该知道fd_set的实现详细原理
define FD_SETSIZE 1024
typedef unsigned long fd_mask;
typedef unsigned long fd_mask;
#define NBBY 8 /* number of bits in a byte */
#define NFDBITS (sizeof(fd_mask) * NBBY) /* bits per mask */
#define NFDBITS (sizeof(fd_mask) * NBBY) /* bits per mask */
#define howmany(x, y) (((x) + ((y) - 1)) / (y))
typedef struct fd_set {
fd_mask fds_bits[howmany(FD_SETSIZE, NFDBITS)];
} fd_set;
fd_mask fds_bits[howmany(FD_SETSIZE, NFDBITS)];
} fd_set;
#define _fdset_mask(n) ((fd_mask)1 << ((n) % NFDBITS))
#define FD_SET(n, p) ((p)->fds_bits[(n)/NFDBITS] |= _fdset_mask(n))
#define FD_CLR(n, p) ((p)->fds_bits[(n)/NFDBITS] &= ~_fdset_mask(n))
#define FD_ISSET(n, p) ((p)->fds_bits[(n)/NFDBITS] & _fdset_mask(n))
#define FD_COPY(f, t) bcopy(f, t, sizeof(*(f)))
#define FD_ZERO(p) bzero(p, sizeof(*(p)))
#define FD_SET(n, p) ((p)->fds_bits[(n)/NFDBITS] |= _fdset_mask(n))
#define FD_CLR(n, p) ((p)->fds_bits[(n)/NFDBITS] &= ~_fdset_mask(n))
#define FD_ISSET(n, p) ((p)->fds_bits[(n)/NFDBITS] & _fdset_mask(n))
#define FD_COPY(f, t) bcopy(f, t, sizeof(*(f)))
#define FD_ZERO(p) bzero(p, sizeof(*(p)))
fd_set master_set_read;
FD_SET(600,master_set_read);
=> master_set_read->fds_bits[(600)/32] |= (1<<(600%32));
Select在Socket编程中还是比较重要的,可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序,他们只是习惯写诸如connect、accept、recv或recvfrom这样的阻塞程序(所谓阻塞方式block,顾名思义,就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件的发生,如果事件没有发生,进程或线程就被阻塞,函数不能立即返回)。可是使用Select就可以完成非阻塞(所谓非阻塞方式non-block,就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生,一旦执行肯定返回,以返回值的不同来反映函数的执行情况,如果事件发生则与阻塞方式相同,若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生,而进程或线程继续执行,所以效率较高)方式工作的程序,它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是异常。下面详细介绍一下!
Select的函数格式(我所说的是Unix系统下的伯克利socket编程,和windows下的有区别,一会儿说明):
int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);
先说明两个结构体:
第一,struct fd_set可以理解为一个集合,这个集合中存放的是文件描述符(file descriptor),即文件句柄,这可以是我们所说的普通意义的文件,当然Unix下任何设备、管道、FIFO等都是文件形式,全部包括在内,所以毫无疑问一个socket就是一个文件,socket句柄就是一个文件描述符。fd_set集合可以通过一些宏由人为来操作,比如清空集合FD_ZERO(fd_set *),将一个给定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set *),将一个给定的文件描述符从集合中删除FD_CLR(int ,fd_set*),检查集合中指定的文件描述符是否可以读写FD_ISSET(int ,fd_set* )。一会儿举例说明。
第二,struct timeval是一个大家常用的结构,用来代表时间值,有两个成员,一个是秒数,另一个是毫秒数。
具体解释select的参数:
int maxfdp是一个整数值,是指集合中所有文件描述符的范围,即所有文件描述符的最大值加1,不能错!在Windows中这个参数的值无所谓,可以设置不正确。
fd_set *readfds是指向fd_set结构的指针,这个集合中应该包括文件描述符,我们是要监视这些文件描述符的读变化的,即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了,如果这个集合中有一个文件可读,select就会返回一个大于0的值,表示有文件可读,如果没有可读的文件,则根据timeout参数再判断是否超时,若超出timeout的时间,select返回0,若发生错误返回负值。可以传入NULL值,表示不关心任何文件的读变化。
fd_set *writefds是指向fd_set结构的指针,这个集合中应该包括文件描述符,我们是要监视这些文件描述符的写变化的,即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了,如果这个集合中有一个文件可写,select就会返回一个大于0的值,表示有文件可写,如果没有可写的文件,则根据timeout参数再判断是否超时,若超出timeout的时间,select返回0,若发生错误返回负值。可以传入NULL值,表示不关心任何文件的写变化。
fd_set *errorfds同上面两个参数的意图,用来监视文件错误异常。
struct timeval* timeout是select的超时时间,这个参数至关重要,它可以使select处于三种状态,第一,若将NULL以形参传入,即不传入时间结构,就是将select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;第二,若将时间值设为0秒0毫秒,就变成一个纯粹的非阻塞函数,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;第三,timeout的值大于0,这就是等待的超时时间,即select在timeout时间内阻塞,超时时间之内有事件到来就返回了,否则在超时后不管怎样一定返回,返回值同上述。
返回值:
负值:select错误 正值:某些文件可读写或出错 0:等待超时,没有可读写或错误的文件
在有了select后可以写出像样的网络程序来!举个简单的例子,就是从网络上接受数据写入一个文件中。
例子:
main()
{
int sock;
FILE *fp;
struct fd_set fds;
struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒,3秒轮询,要非阻塞就置0
char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区
/* 假定已经建立UDP连接,具体过程不写,简单,当然TCP也同理,主机ip和port都已经给定,要写的文件已经打开
sock=socket(...);
bind(...);
fp=fopen(...); */
while(1)
{
FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合,否则不能检测描述符变化
FD_SET(sock,&fds); //添加描述符
FD_SET(fp,&fds); //同上
maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1; //描述符最大值加1
switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout)) //select使用
{
case -1: exit(-1);break; //select错误,退出程序
case 0:break; //再次轮询
default:
if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读,即是否网络上有数据
{
recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据
if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写
fwrite();//写入文件
buffer清空;
}// end if break;
}// end switch
}//end while
}//end main
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