1、基本概念
IO多路復(fù)用是指內(nèi)核一旦發(fā)現(xiàn)進(jìn)程指定的一個(gè)或者多個(gè)IO條件準(zhǔn)備讀取，它就通知該進(jìn)程。IO多路復(fù)用適用如下場(chǎng)合：
（1）當(dāng)客戶處理多個(gè)描述字時(shí)（一般是交互式輸入和網(wǎng)絡(luò)套接口），必須使用I/O復(fù)用。
（2）當(dāng)一個(gè)客戶同時(shí)處理多個(gè)套接口時(shí)，而這種情況是可能的，但很少出現(xiàn)。
（3）如果一個(gè)TCP服務(wù)器既要處理監(jiān)聽套接口，又要處理已連接套接口，一般也要用到I/O復(fù)用。
（4）如果一個(gè)服務(wù)器即要處理TCP，又要處理UDP，一般要使用I/O復(fù)用。
（5）如果一個(gè)服務(wù)器要處理多個(gè)服務(wù)或多個(gè)協(xié)議，一般要使用I/O復(fù)用。
與多進(jìn)程和多線程技術(shù)相比，I/O多路復(fù)用技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)開銷小，系統(tǒng)不必創(chuàng)建進(jìn)程/線程，也不必維護(hù)這些進(jìn)程/線程，從而大大減小了系統(tǒng)的開銷。
2、select函數(shù)
該函數(shù)準(zhǔn)許進(jìn)程指示內(nèi)核等待多個(gè)事件中的任何一個(gè)發(fā)送，并只在有一個(gè)或多個(gè)事件發(fā)生或經(jīng)歷一段指定的時(shí)間后才喚醒。函數(shù)原型如下：
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
int select(int maxfdp1,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout)
返回值：就緒描述符的數(shù)目，超時(shí)返回0，出錯(cuò)返回-1
函數(shù)參數(shù)介紹如下：
（1）第一個(gè)參數(shù)maxfdp1指定待測(cè)試的描述字個(gè)數(shù)，它的值是待測(cè)試的最大描述字加1（因此把該參數(shù)命名為maxfdp1），描述字0、1、2...maxfdp1-1均將被測(cè)試。
因?yàn)槲募枋龇菑?開始的。
（2）中間的三個(gè)參數(shù)readset、writeset和exceptset指定我們要讓內(nèi)核測(cè)試讀、寫和異常條件的描述字。如果對(duì)某一個(gè)的條件不感興趣，就可以把它設(shè)為空指針。struct fd_set可以理解為一個(gè)集合，這個(gè)集合中存放的是文件描述符，可通過以下四個(gè)宏進(jìn)行設(shè)置：
void FD_ZERO(fd_set *fdset); //清空集合
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset); //將一個(gè)給定的文件描述符加入集合之中
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); //將一個(gè)給定的文件描述符從集合中刪除
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); // 檢查集合中指定的文件描述符是否可以讀寫
（3）timeout告知內(nèi)核等待所指定描述字中的任何一個(gè)就緒可花多少時(shí)間。其timeval結(jié)構(gòu)用于指定這段時(shí)間的秒數(shù)和微秒數(shù)。
struct timeval{ long tv_sec; //seconds long tv_usec; //microseconds };這個(gè)參數(shù)有三種可能：
（1）永遠(yuǎn)等待下去：僅在有一個(gè)描述字準(zhǔn)備好I/O時(shí)才返回。為此，把該參數(shù)設(shè)置為空指針NULL。
（2）等待一段固定時(shí)間：在有一個(gè)描述字準(zhǔn)備好I/O時(shí)返回，但是不超過由該參數(shù)所指向的timeval結(jié)構(gòu)中指定的秒數(shù)和微秒數(shù)。
（3）根本不等待：檢查描述字后立即返回，這稱為輪詢。為此，該參數(shù)必須指向一個(gè)timeval結(jié)構(gòu)，而且其中的定時(shí)器值必須為0。
原理圖：
3、測(cè)試程序
寫一個(gè)TCP回射程序，程序的功能是：客戶端向服務(wù)器發(fā)送信息，服務(wù)器接收并原樣發(fā)送給客戶端，客戶端顯示出接收到的信息。
服務(wù)端程序如下：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <netinet/in.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/select.h>#include <sys/types.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <assert.h>#define IPADDR "127.0.0.1"#define PORT 8787#define MAXLINE 1024#define LISTENQ 5#define SIZE 10typedef struct server_context_st{ int cli_cnt; /*客戶端個(gè)數(shù)*/ int clifds[SIZE]; /*客戶端的個(gè)數(shù)*/ fd_set allfds; /*句柄集合*/ int maxfd; /*句柄最大值*/} server_context_st;static server_context_st *s_srv_ctx = NULL;/*=========================================================================== * ==========================================================================*/static int create_server_proc(const char* ip,int port){ int fd; struct sockaddr_in servaddr; fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0); if (fd == -1) { fprintf(stderr, "create socket fail,erron:%d,reason:%s/n", errno, strerror(errno)); return -1; } /*一個(gè)端口釋放后會(huì)等待兩分鐘之后才能再被使用，SO_REUSEADDR是讓端口釋放后立即就可以被再次使用。*/ int reuse = 1; if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) == -1) { return -1; } bzero(&servaddr,sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INET,ip,&servaddr.sin_addr); servaddr.sin_port = htons(port); if (bind(fd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1) { perror("bind error: "); return -1; } listen(fd,LISTENQ); return fd;}static int accept_client_proc(int srvfd){ struct sockaddr_in cliaddr; socklen_t cliaddrlen; cliaddrlen = sizeof(cliaddr); int clifd = -1; printf("accpet clint proc is called./n");ACCEPT: clifd = accept(srvfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&cliaddrlen); if (clifd == -1) { if (errno == EINTR) { goto ACCEPT; } else { fprintf(stderr, "accept fail,error:%s/n", strerror(errno)); return -1; } } fprintf(stdout, "accept a new client: %s:%d/n", inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port); //將新的連接描述符添加到數(shù)組中 int i = 0; for (i = 0; i < SIZE; i++) { if (s_srv_ctx->clifds[i] < 0) { s_srv_ctx->clifds[i] = clifd; s_srv_ctx->cli_cnt++; break; } } if (i == SIZE) { fprintf(stderr,"too many clients./n"); return -1; }101 }static int handle_client_msg(int fd, char *buf) { assert(buf); printf("recv buf is :%s/n", buf); write(fd, buf, strlen(buf) +1); return 0;}static void recv_client_msg(fd_set *readfds){ int i = 0, n = 0; int clifd; char buf[MAXLINE] = {0}; for (i = 0;i <= s_srv_ctx->cli_cnt;i++) { clifd = s_srv_ctx->clifds[i]; if (clifd < 0) { continue; } /*判斷客戶端套接字是否有數(shù)據(jù)*/ if (FD_ISSET(clifd, readfds)) { //接收客戶端發(fā)送的信息 n = read(clifd, buf, MAXLINE); if (n <= 0) { /*n==0表示讀取完成，客戶都關(guān)閉套接字*/ FD_CLR(clifd, &s_srv_ctx->allfds); close(clifd); s_srv_ctx->clifds[i] = -1; continue; } handle_client_msg(clifd, buf); } }}static void handle_client_proc(int srvfd){ int clifd = -1; int retval = 0; fd_set *readfds = &s_srv_ctx->allfds; struct timeval tv; int i = 0; while (1) { /*每次調(diào)用select前都要重新設(shè)置文件描述符和時(shí)間，因?yàn)槭录l(fā)生后，文件描述符和時(shí)間都被內(nèi)核修改啦*/ FD_ZERO(readfds); /*添加監(jiān)聽套接字*/ FD_SET(srvfd, readfds); s_srv_ctx->maxfd = srvfd; tv.tv_sec = 30; tv.tv_usec = 0; /*添加客戶端套接字*/ for (i = 0; i < s_srv_ctx->cli_cnt; i++) { clifd = s_srv_ctx->clifds[i]; /*去除無效的客戶端句柄*/ if (clifd != -1) { FD_SET(clifd, readfds); } s_srv_ctx->maxfd = (clifd > s_srv_ctx->maxfd ? clifd : s_srv_ctx->maxfd); } /*開始輪詢接收處理服務(wù)端和客戶端套接字*/ retval = select(s_srv_ctx->maxfd + 1, readfds, NULL, NULL, &tv); if (retval == -1) { fprintf(stderr, "select error:%s./n", strerror(errno)); return; } if (retval == 0) { fprintf(stdout, "select is timeout./n"); continue; } if (FD_ISSET(srvfd, readfds)) { /*監(jiān)聽客戶端請(qǐng)求*/ accept_client_proc(srvfd); } else { /*接受處理客戶端消息*/ recv_client_msg(readfds); } }}static void server_uninit(){ if (s_srv_ctx) { free(s_srv_ctx); s_srv_ctx = NULL; }}static int server_init(){ s_srv_ctx = (server_context_st *)malloc(sizeof(server_context_st)); if (s_srv_ctx == NULL) { return -1; } memset(s_srv_ctx, 0, sizeof(server_context_st)); int i = 0; for (;i < SIZE; i++) { s_srv_ctx->clifds[i] = -1; } return 0;}int main(int argc,char *argv[]){ int srvfd; /*初始化服務(wù)端context*/ if (server_init() < 0) { return -1; } /*創(chuàng)建服務(wù),開始監(jiān)聽客戶端請(qǐng)求*/ srvfd = create_server_proc(IPADDR, PORT); if (srvfd < 0) { fprintf(stderr, "socket create or bind fail./n"); goto err; } /*開始接收并處理客戶端請(qǐng)求*/ handle_client_proc(srvfd); server_uninit(); return 0;err: server_uninit(); return -1;}客戶端程序如下：
#include <netinet/in.h>#include <sys/socket.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <sys/select.h>#include <time.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <errno.h>#define MAXLINE 1024#define IPADDRESS "127.0.0.1"#define SERV_PORT 8787#define max(a,b) (a > b) ? a : bstatic void handle_recv_msg(int sockfd, char *buf) {printf("client recv msg is:%s/n", buf);sleep(5);write(sockfd, buf, strlen(buf) +1);}static void handle_connection(int sockfd){char sendline[MAXLINE],recvline[MAXLINE];int maxfdp,stdineof;fd_set readfds;int n;struct timeval tv;int retval = 0;while (1) {FD_ZERO(&readfds);FD_SET(sockfd,&readfds);maxfdp = sockfd;tv.tv_sec = 5;tv.tv_usec = 0;retval = select(maxfdp+1,&readfds,NULL,NULL,&tv);if (retval == -1) {return ;}if (retval == 0) {printf("client timeout./n");continue;}if (FD_ISSET(sockfd, &readfds)) {n = read(sockfd,recvline,MAXLINE);if (n <= 0) {fprintf(stderr,"client: server is closed./n");close(sockfd);FD_CLR(sockfd,&readfds);return;}handle_recv_msg(sockfd, recvline);}}}int main(int argc,char *argv[]){int sockfd;struct sockaddr_in servaddr;sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);inet_pton(AF_INET,IPADDRESS,&servaddr.sin_addr);int retval = 0;retval = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));if (retval < 0) {fprintf(stderr, "connect fail,error:%s/n", strerror(errno));return -1;}printf("client send to server ./n");write(sockfd, "hello server", 32);handle_connection(sockfd);return 0;}4、程序結(jié)果
啟動(dòng)服務(wù)程序，執(zhí)行三個(gè)個(gè)客戶程序進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下圖所示：
以上就是小編為大家?guī)淼腎O多路復(fù)用之select全面總結(jié)(必看篇)全部?jī)?nèi)容了，希望大家多多支持VEVB武林網(wǎng)~
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