1. IO多路復用的概念

I/O多路復用是通過一種機制，可以監(jiān)視多個描述符，一旦某個描述符就緒（一般是讀就緒或者寫就緒），能夠通知程序進行相應的讀寫操作。

2. select接口

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

• readfds，讀流集合
• writefds，寫流集合
• exceptfds，異常流集合
• nfds，上面三種事件的最大的文件描述符+1
• timeout 可等待的時間

struct timeval{long tv_sec;//secondlong tv_usec;//minisecond }

timeout有三種取值：

• NULL，select一直阻塞，知道readfds、writefds、exceptfds集合中至少一個文件描述符可用才喚醒
• 0，select不阻塞
• timeout_value，select在timeout_value這個時間段內阻塞

返回值

• 0：超時
• -1：出錯
• 大于0：可用的文件描述符數量

另外，還有一組與fd_set 有關的操作

• FD_SET(fd, _fdset)，把fd加入_fdset集合中
• FD_CLR(fd, _fdset)，把fd從_fdset集合中清除
• FD_ISSET(fd, _fdset)，判定fd是否在_fdset集合中
• FD_ZERO(_fdset)，清除_fdset有描述符

3. select實現原理

select的實現依賴于設備的驅動函數poll，poll的功能是檢查設備的哪條條流可用（一個設備一般有三條流，讀流，寫流，設備發(fā)生異常的異常流），如果其中一條流可用，返回一個mask（表示可用的流），如果不可用，把當前進程加入設備的流等待隊列中，例如讀等待隊列、寫等待隊列，并返回資源不可用。

　select正是利用了poll的這個功能，首先讓程序員告知自己關心哪些io流（用文件描述符表示，也就是上文的readfds、writefds和exceptfds），并讓程序員告知自己這些流的范圍（也就是上文的nfds參數）以及程序的容忍度（timeout參數），然后select會把她們拷貝到內核，在內核中逐個調用流所對應的設備的驅動poll函數，當范圍內的所有流也就是描述符都遍歷完之后，他會檢查是否至少有一個流發(fā)生了，如果有，就修改那三個流集合，把她們清空，然后把發(fā)生的流加入到相應的集合中，并且select返回。如果沒有，就要取決于timeout，如果timeout等于0，說明不阻塞，讓出cpu，直接返回；如果timeout是NULL，則要一直阻塞，直到某個設備的某條流可用，就去喚醒阻塞在流上的進程，這個時候，調用select的進程重新開始遍歷范圍內的所有描述符；如果timeout不是上面兩個值，就是在這個值的時間段阻塞，如果依然沒有某個流可用，那么就返回。

select實現原理圖：

4. select的代碼實現

int do_select(int n, fd_set_bits *fds, s64 *timeout) {retval = 0; //retval用于保存已經準備好的描述符數，初始為0for (;;) {unsigned long *rinp, *routp, *rexp, *inp, *outp, *exp;long __timeout;set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); //將當前進程狀態(tài)改為TASK_INTERRUPTIBLE，可中斷inp = fds->in; outp = fds->out; exp = fds->ex;rinp = fds->res_in; routp = fds->res_out; rexp = fds->res_ex;for (i = 0; i < n; ++rinp, ++routp, ++rexp) { //遍歷每個描述符unsigned long in, out, ex, all_bits, bit = 1, mask, j;unsigned long res_in = 0, res_out = 0, res_ex = 0;const struct file_operations *f_op = NULL;struct file *file = NULL;in = *inp++; out = *outp++; ex = *exp++;all_bits = in | out | ex;if (all_bits == 0) {i += __NFDBITS; //all_bits的類型是unsigned long int ,大小為4個字節(jié)32位，all_bits=0，說明連續(xù)32個描述符（流）不在readdfs、writedfs、execptdfs集合中，所以i+=32,而__NFDBITS=32。continue;}for (j = 0; j < __NFDBITS; ++j, ++i, bit <<= 1) { //遍歷每個長字里的每個位int fput_needed;if (i >= n)break;if (!(bit & all_bits))continue;file = fget_light(i, &fput_needed);if (file) {f_op = file->f_op;MARK(fs_select, "%d %lld", i, (long long)*timeout);mask = DEFAULT_POLLMASK;if (f_op && f_op->poll)mask = (*f_op->poll)(file, retval ? NULL : wait);//調用設備的驅動poll函數fput_light(file, fput_needed);if ((mask & POLLIN_SET) && (in & bit)) {res_in |= bit; //如果是這個描述符可讀, 將這個位置位retval++; //返回描述符個數加1}if ((mask & POLLOUT_SET) && (out & bit)) {res_out |= bit;retval++;}if ((mask & POLLEX_SET) && (ex & bit)) {res_ex |= bit;retval++;}}}if (res_in)*rinp = res_in;if (res_out)*routp = res_out;if (res_ex)*rexp = res_ex;}wait = NULL;if (retval || !*timeout || signal_pending(current))//如果retval!=0，也就是有readdfs、writedfs、execptdfs至少有一個發(fā)生，跳出循環(huán)break;/*以下處理timeout參數*/__timeout = schedule_timeout(__timeout);if (*timeout >= 0)*timeout += __timeout;}__set_current_state(TASK_RUNNING);return retval; }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux网络编程 之 IO多路复用select（八）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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