socket select模型

由于socket recv()方法是堵塞式的，当多个客户端连接服务器时，其中一个socket的recv调用时，会产生堵塞，使其他连接不能继续。

如果想改变这种一直等下去的焦急状态，可以多线程来实现（不再等待，同时去recv,同时阻塞），每个socket连接使用一个线程，这样效率十分低下，根本不可能应对负荷较大的情况（是啊，占用各种资源，电脑啊，你耗不起）。

这时候我们便可以采取select模型。select允许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发生，并仅在有一个或多个事件发生或经历一段指定时间后才唤醒它。select告诉内核对哪些描述子（文件描述符）感兴趣以及等待多长时间。这就是所谓的非阻塞模型，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。

select的函数原型：

int select
(
     int nfds, //Winsock中此参数无意义
     fd_set* readfds, //进行可读检测的Socket
     fd_set* writefds, //进行可写检测的Socket
     fd_set* exceptfds, //进行异常检测的Socket
     const struct timeval* timeout //非阻塞模式中设置最大等待时间
 )

　　第一种解释版本：

/*参数列表
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。
*/

　　OS内核通过查看读或者写数据缓冲区是否有数据类决定select的返回值。

/*
返回值： 

负值：select错误

正值：某些文件可读写或出错，即使是出错了，但是调用recv函数的时候不会阻塞了

0：等待超时，没有可读写或错误的文件
*/

　　第二种解释版本：

参数解释：

参数1 nfds：这个参数是一个被忽略的参数，我们在程序中传入0即可，其目的是与伯克利套接字兼容。

参数2 readfds：可读性监视集合，可读性指有连接到来、有数据到来、连接已关闭、重置或终止。

参数3 writefds：可写性监视集合，可写性指数据可以发送、连接可以成功。

参数4 exceptfds：例外性监视集合，例外性指连接会失败、外带数据到来

参数4 timeout：该参数指定select会等待的时间，者结构很简单，要是有兴趣可以看看msdn

注意：select参数中的三个监视集合至少有一个不能为空，任何其它两个都可为空

　　

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fd_set的结构，这个结构是用来装SOCKET的，把要监视SOCKET传给这个结构，然后同select函数进行监视。

struct fd_set
{
  u_int    fd_count;       // how many are SET?
  SOCKET   fd_array[FD_SETSIZE];     // an array of SOCKETs
} ;

　　和select模型紧密结合的四个宏:

FD_CLR( s,*set) 从队列set删除句柄s。

FD_ISSET( s, *set) 检查句柄s是否存在与队列set中。

FD_SET( s,*set )把句柄s添加到队列set中。

FD_ZERO( *set ) 把set队列初始化成空队列。

　　select选择模式倚赖于select函数，其思想就是让select函数对传入fd_set进行监视（fd_set中装有你的SOCKET句柄），如果没什么事发生select就将fd_set中的SOCKET清除。

timeval outTime;
outTime.tv = 1;   //设置等待时间为1s
outTime.usec = 0; //毫秒
fd_set fdread;
while(true)
{
   FD_ZERO(&fdread);
   FD_SET(sessionSock, &fdread) //sessionSock为之前创建的会话套接字
   select(0, &fdread, NULL, NULL, &outTime);
   if(FD_ISSET(sessionSock, &fdread))//判断套接字是否还在集合中
   {
      recv_cnt = recv(sessionSock, buf, bufSize, 0);
   }
   else
   {
      //没有数据写入，进行其他操作
   }
}

　　结束了吗，有问题吗？是否有人觉得奇怪，我这说的是异步I/O，但这个select依然会阻塞进程啊，不是设置了outTime的吗？此问题很好，select本身是会阻塞的，我们可以使用select实现阻塞式套接字（如上），也可以实现异步套接字。我个人对实现异步套接字的理解是：你可以单独使用一个线程来进行你select，也就是说select阻塞你单独的线程，说白了就是让线程来完成异步。

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下面具体分析一下项目中的socket的select模型：

对于工具机的select模型，它作为服务器只有一个socket，但是也用select模型，这样可以避免recv()函数阻塞：

while(ros::ok())
{
	if(!connected)
	{
		ROS_INFO("Restarting connection...");

		if(serverSocket > 0)
		{
		  close(serverSocket);
		  serverSocket = -1;
		}

		if(clientSocket > 0)
		{
		  close(clientSocket);
		  clientSocket = -1;
		}

		bool re;
		if(bServer)
		  re = startServer();
		else
		  re = connectServer();
		if(!re)
			continue;
	}//if
	int len =0;
	int revDateCount = 0;

	int re = selectSocket(clientSocket, 100);

	if(re < 0)
	{
	  ROS_ERROR("Receive Thread Select Error!");
	  connected = false;
	  continue;
	}
	else if(re == 0)
	{
	  continue;
	}
	else//re > 0
	{
	  len  = recv(clientSocket, (void*)recvBuffer, MAX_BUFFER_LEN, 0);
	  if(len > 0)
	  {
		memcpy((void*)(buff + revDateCount), (void*)recvBuffer, len);
		revDateCount += len;
	  }//if
	  else
	  {
		ROS_ERROR("Receive Data Error!");
		connected = false;
		goto __reconnect__;
	  }//else
	}// re > 0

	__reconnect__:;
}//while(ros::ok())

　　其中的selectSocket函数如下，fd_set中只有一个描述符

int CSocket::selectSocket(int &hSocket, int msec, int sec, bool bRead)
{
    fd_set fdset;
    struct timeval tv;
    FD_ZERO(&fdset);
    FD_SET(hSocket, &fdset);
    msec = msec > 1000 ? 1000 : msec;
    tv.tv_sec  = sec;
    tv.tv_usec = msec * 1000;

    int iRet = 0;
    if ( bRead ) {
        iRet = select(hSocket + 1, &fdset, NULL , NULL, &tv);
    }else{
        iRet = select(hSocket + 1, NULL , &fdset, NULL, &tv);
    }
    return iRet;
}

　　利用select的模式，虽然在工控机的服务器端只有一个socket，但是select模式能够很好的在不阻塞线程的情况下，调用recv函数。

再看云台角度查询的socket客户端：

socketMutex.Lock();
byte data[7] ={0xFF, 0x01,0x00, 0x51, 0x00, 0x00, 0x52};
if(sendData(data, sizeof(data), false) == 7)
{
	Sleep(50);
	while(1)
	{
		FD_ZERO(&readfds);
		FD_SET(clientSocket, &readfds);
		time.tv_sec = 0;
		time.tv_usec = 500000;
		re = select(nfds, &readfds, NULL, NULL, &time);

		if (re > 0)
		{
			num = recv(clientSocket, (char*)buffer, 128, 0);
			if(num == 7)
			{
				p=buffer[4];
				p = (p<<8);
				p += buffer[5];
				break;
			}
			else if (num <= 0)
			{
				bConnect = FALSE;
				ErroFunc(_T("连接丢失"));
				goto __reConnect__;
			}
			else
			{
				ErroFunc(_T("丢包"));
			}
		}//if
		else
		{
			bConnect = FALSE;
			ErroFunc(_T("连接丢失,正在重连..."));
			socketMutex.Unlock();
			goto __reConnect__;
		}//else

	}//while

}//if
socketMutex.Unlock();

　　在select返回异常的时候，直接重新连接，不调用recv。