【服务器系统设计】select函数的用法及其原理总结

在Linux上&＃xff0c;为我们提供了三种IO多路复用的函数供我们使用&＃xff0c;select函数是网络通信编程中很常用的一个函数。select函数一般用于检测在一组socket中是否有事件准备就绪。

select的声明&＃xff1a;

#include //for struct timeval
#include //for select/**
* return 状态变化的文件描述符的个数
* &＃64;param nfds: linux上的socket也是一种fd&＃xff08;文件描述符&＃xff09;&＃xff0c;将这个参数的值设置为所有需要使用select函数检测事件的fd的最大值加1
* &＃64;param readfds:需要监听可读事件的fd集合
* &＃64;param writefds:需要监听可写事件的fd集合
* &＃64;param exceptfds: 需要监听的异常事件的fd集合
* &＃64;param timeout:超时时间&＃xff0c;即在这个参数设定的时间内检测这些fd的事件&＃xff0c;超过这个时间后&＃xff0c;select函数立即返回。
**/
int select(int nfds, fd_set* readfds, fd_set* writefds, fd_set* exceptfds, struct timeval* timeout);


fd_set是一个结构体信息&＃xff0c;其定义位于/usr/include/sys/select.h中&＃xff0c;其定义如下&＃xff1a;

typedef struct
{long int __fds_bits[16]; //可以看作128bit的数组
} fd_set


在将一个fd添加到fd_set这个集合中时需要使用FD_SET宏&＃xff0c;其定义如下&＃xff1a;

void FD_SET(int fd, fd_set* set);


将一个fd从fd_set中删除需要使用FD_CLR,其定义如下&＃xff1a;

void FD_CLR(int fd, fd_set* set);


如果需要将fd_set中所有fd全都清除&＃xff0c;则使用FD_ZERO&＃xff0c;其定义如下&＃xff1a;

void FD_ZERO(fd_set* set);


当select函数返回时&＃xff0c;我们使用FD_ISSET宏判断在某个fd是否有我们关心的事件&＃xff0c;FD_ISSET宏的定义如下&＃xff1a;

int FD_ISSET(int fd, fd_set* set);


select函数使用的基本流程

示例代码

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include static const int INVALID_FD &＃61; -1; //自定义代表无效fd的值int main(int argc, char** argv)
{//创建一个监听socketint listenfd &＃61; socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(listenfd &＃61;&＃61; INVALID_FD){std::cout <<"create listen socket error." < clientfds;int maxfd;while(true){fd_set readset;FD_ZERO(&readset);//将监听socket加入待检测的可读事件中FD_SET(listenfd, &readset);maxfd &＃61; listenfd;//将客户端的fd加入待检测的可读事件中int clientfds_length &＃61; clientfds.size();for(int i &＃61; 0; i }


关于以上代码&＃xff0c;在实际开发中有几个需要注意的点&＃xff0c;如下&＃xff1a;

• select 函数在调用前后可能会修改readfds, writefds和exceptfds这三个集合中的内容&＃xff0c;如果想在下次调用select函数时复用这些fd_set变量&＃xff0c;则要在下次调用前使用FD_ZERO将fd_set清零&＃xff0c;然后调用FD_SET将需要检测事件的fd重新添加到fd_set中。
• select函数也会修改timeval结构体的值&＃xff0c;如果想复用这个变量&＃xff0c;则必须给timeval变量重新设置值。
• select函数的timeval结构体的tv_sec和tv_usec如果都被设置为0&＃xff0c;即检测事件的总时间被设置为0&＃xff0c;其行为是select检测相关集合中的fd&＃xff0c;如果没有需要的事件&＃xff0c;则立即返回

select 函数的缺点

• 每次调用select函数时&＃xff0c;都需要把fd集合从用户态复制到内核态中&＃xff0c;这个开销在fd较多时会很大&＃xff0c;同时每次调用select函数都需要在内核中遍历传递进来的所有fd&＃xff0c;这个开销在fd较多时也很大。
• 单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制&＃xff0c;在Linux上一般为1024&＃xff0c;可以通过先修改宏定义然后重新编译内核来调整这一限制&＃xff0c;但这样非常麻烦且效率低下。
• select函数在每次调用之前都要对传入的参数进行重新设定&＃xff0c;这样做也比较麻烦。
• 在Linux上&＃xff0c;select函数的实现原理是其底层使用了poll函数