socket编程：多路复用I/O服务端客户端之select

其实在之前的TCP之中，我们编程实现了多进程，多线程机制下的TCP服务器，但是对于这种的TCP服务器而言，存在太大的资源局限性。所以我们可以是用I/0模型中的多路复用I/O模型来进行编程。

他的具体思想就是：当前进程可以处理多个相应时间，记录多个描述符，然后控制轮询时间态，当有响应产生的时候我们就去保存当前响应文件描述符，对他进行连接处理/数据传输就OK了。在一个进程进行多个响应时间的答复情况下，可以大大的节约我们系统所消耗的资源。

对这个进行操作的函数就是select()：

他的函数原型如下：

首先我们不看select函数本身，我们先去看一下select下面的几个FD函数：

FD = fd,其实很简单，就是我们的文件描述符操作函数。

关于fd_set*类型的变量：其实就是一个对某种类型时间行为的文件描述符集合，称为描述词组。

FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；用来清除描述词组set中相关fd 的位

FD_ISSET(int fd,fd_set *set)；用来测试描述词组set中相关fd 的位是否为真

FD_SET（int fd,fd_set*set）；用来设置描述词组set中相关fd的位

FD_ZERO（fd_set *set）；用来清除描述词组set的全部位。

然后我们来看一下select函数：

参数nfds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。

参数timeout为结构timeval，用来设置select()的等待时间，其结构定义如下：

如果参数timeout设为：

NULL：则表示select（）没有timeout，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。

函数返回值：

执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数

如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间，没有返回；

当有错误发生时则返回-1，错误原因存于errno，此时参数readfds，writefds，exceptfds和

timeout的值变成不可预测。错误值可能为：

EBADF 文件描述词为无效的或该文件已关闭。

EINTR 此调用被信号所中断。

EINVAL 参数n 为负值。

ENOMEM 核心内存不足。

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set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)＝

512，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http://www.cppblog.com /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，一是用于再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判断是否有时间发生）。

对于利用select函数所编写的服务器端而言：

TCP服务端所产生的所有sock套接字描述符（文件描述符）,其实都可以归纳到可读文件描述符集合中。

当我们检测到listen()的sock套接字就建立连接accept()，如果确认到是普通，也就是我们accept()所产生的文件描述符时，就确定这个是一条对于客户端/服务端的连接链路。然后我们就利用相关的函数操作进行信息传输，

timeout代表当次所进行的询问等待时间，需要注意的是就是每一次循环都必须重新设置timeout。

每一次循环开始都要对描述词组进行初始化，要不然当timeout耗尽而没有产生响应的话，会改变描述词组的值，从而产生错误。

select缺点：

（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大

（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大

（3）select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024。
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作者：q1239678315
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/q1239678315/article/details/52672616
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