IO复用——select系统调用

1、select函数

此函数用于在一段时间内，监听用户感兴趣的文件描述符上的可读、可写和异常等事件。

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

• nfds参数指示被监听的文件描述符总数。通常设置为最大文件描述符值+1，因为文件描述符从0开始计数
• readfds、writefds和exceptfds参数分别指可读、可写和异常事件对应的文件描述符集合。函数返回时，内核将修改它们来通知应用程序已经就绪的文件描述符。在下次调用select之前，需要重新设置文件描述符。
• timeout参数指定超时时间。使用指针，内核可以通过修改此值来告诉应用程序函数等待的时间，但是调用失败时，此值不确定。如果传入结构内的成员都为0，则函数立即返回；如果传入NULL，则函数一直阻塞，直到有文件描述符就绪。
• 函数成功返回时，返回就绪的文件描述总数；超时时间内没有文件描述符就绪，就返回0；失败返回-1并设置errno；如果在函数等待期间，程序接收到信号，则select立即返回-1，并置errno为EINTR。

fd_set结构体中是一个整型数组，该数组中的每一个元素的每一位标识一个文件描述符。fd_set能容纳的文件描述符数量由FD_SETSIZE指定。使用下列宏来访问fd_set结构体中的位：

FD_ZERO(fd_set* fdset)              //清除fdset的所有位
FD_SET(int fd, fd_set* fdset)       //设置fdset的fd位
FD_CLR(int fd, fd_set* fdset)       //清除fdset的fd位
int FD_ISSET(int fd, fd_set* fdset) //检测fdset的位fd是否被置位

struct timeval结构定义如下：

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

2、网络编程中文件描述符就绪条件

可读：

• socket内核接收缓冲区中的字节数大于或等于其低水位标记SO_RCVLOWAT，此时可无阻塞的读socket，读操作返回值大于0
• socket通信对方关闭连接，此时读该socket将返回0
• 监听socket上有新的连接请求
• socket上有未处理的错误，此时可调用getsockopt来读取和清除错误

可写：

• socket内核发送缓冲区中的可用字节数大于或等于其低水位标记SO_SNDLOWAT，此时可无阻塞的写socket，写操作返回值大于0
• socket的写操作被关闭，对写操作被关闭的socket执行写操作将触发一个SIGPIPE信号
• socket使用非阻塞connect连接成功或者失败（超时）之后
• socket上有未处理的错误，此时可调用getsockopt来读取和清除错误

3、select异常处理

select能处理的异常只有一种，即socket上接收到带外数据。带外数据的处理可参见下面的程序示例。

4、程序示例

void worker(int connfd)  //参数为与客户侧连接的socket
{
	char buf[1024];
	fd_set read_fds;
	fd_set exception_fds;
	FD_ZERO(&read_fds);
	FD_ZERO(&exception_fds);

	while(1)
	{
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
		FD_SET(connfd, &read_fds);
		FD_SET(connfd, &exception_fds);
		ret = select(connfd + 1, &read_fds, NULL, &exception_fds, NULL);
		if(ret < 0)
		{
			printf("select fail\n");
			break;
		}

		if(FD_ISSET(connfd, &read_fds))
		{
			ret = recv(connfd, buf, sizeof(buf)-1, 0);
			if(ret <= 0)
			{
				break;
			}

			//处理数据代码

		}
		//对于异常事件，采用带MSG_OOB标志的recv函数来读取带外数据
		else if(FD_ISSET(connfd, &exception_fds))
		{
			ret = recv(connfd, buf, sizeof(buf)-1, MSG_OOB);
			if(ret <= 0)
			{
				break;
			}

			//处理带外数据代码

		}
	}
	close(connfd);
	return;
}