IO多路复用——select()

IO多路复用总结

1、基本概念

IO多路复用的作用是允许应用同时在多个文件描述符上阻塞，并在其中某个可以读写时收到通知。因此，IO多路复用是应用的关键所在，在设计上遵循以下原则。

IO多路复用：当任何一个文件描述符IO就绪时进行通知。都不可用？在有可用的文件描述符之前一直处于休眠状态。唤醒：哪个文件描述符可用？处理所有IO就绪的文件描述符，没有阻塞。返回第一步，重新开始。

IO多路复用适用如下场合：

当客户处理多个描述字时（一般是交互式输入和网络套接口），必须使用I/O复用。当一个客户同时处理多个套接口时，这种情况是可能的，但很少出现。如果一个TCP服务器既要处理监听套接口，又要处理已连接套接口，一般也要用到I/O复用。如果一个服务器即要处理TCP，又要处理UDP，一般要使用I/O复用。如果一个服务器要处理多个服务或多个协议，一般要使用I/O复用。 与多进程和多线程技术相比，IO多路复用技术的最大优势就是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护它们，从而大大减小了系统的开销。

select函数

该系统调用提供了一种实现同步IO多路复用的机制，函数原型如下：

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

在给定的文件描述符IO就绪之前并且没有超出指定的时间限制，select()函数就会返回。 函数参数：

第一个参数n，其值为所有集合（fd_set）中文件描述符的最大值加1。因此，select()负责检查哪一个文件描述符的值最大，将该最大值加1后传给第一个参数。中间的三个fd_set类型的参数readfds，writefds，exceptfds，指定我们要让内核测试读、写、异常条件的描述符。如果对某一个条件不感兴趣，可以把它设为空指针。fd_set类型，可以理解为文件描述符的集合，可以通过下面四个宏进行设置： void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //将给定的文件描述符从集合中删除 void FD_ISSET(int fd, fd_set *set); //检查集合中是否存在指定的文件描述符 void FD_SET(inf fd, fd_set *set); //将给定的文件描述符加入集合 void FD_ZERO(fd_set *set); //清空集合 参数timeout是指向timeval结构体的指针，定义如下： #include <sys/time.h> struct timeval { long tv_sec; //秒 long tv_usec; //微秒 };

如果该参数不是NULL，在指定的时间结束后，select()调用会返回，即使没有一个文件描述符处于IO就绪状态，否则会一直等待下去。

select()示例

这个例子中，会阻塞等待stdin的输入，超时设置为5秒。由于只监视单个文件描述符，所以这个例子不是IO多路复用。

#include <cstdio> #include <sys/time.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <iostream> using namespace std; const int TIMEOUT = 5; const int BUF_LEN = 10; int main(int argc, char *argv[]) { struct timeval tv; fd_set readfds; int ret; // Wait on stdin for input. FD_ZERO(&readfds); FD_SET(STDIN_FILENO, &readfds); // Wait up to five seconds. tv.tv_sec = TIMEOUT; tv.tv_usec = 0; // All right, now block! ret = select (STDOUT_FILENO, &readfds, NULL, NULL, &tv); if (-1 == ret) { perror("select"); return 1; } else if (!ret) { printf("%d seconds elapsed.\n", TIMEOUT); return 0; } /* * Is our file descriptor ready to read? * (It must be, as it was the only fd that * we provided and the call returned * nonzero, but we will humor ourselves.) */ if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &readfds)) { char buf[BUF_LEN + 1]; int len; // guaranteed to not block len = read(STDIN_FILENO, buf, BUF_LEN); if (-1 == len) { perror("read\n"); return 1; } if (len) { buf[len] = '\0'; printf("read: %s; len: %d\n", buf, len); } return 0; } fprintf(stderr, "This should not happen!\n"); return 1; }