linux要用select的原因是什么

时间：2023-05-19 19:22

使用select函数可以让开发者同时等待多个文件缓冲区，从而减少IO等待时间，提高进程的IO效率。select()函数是IO多路复用的函数，允许程序监视多个文件描述符，等待所监视的一个或者多个文件描述符变为“准备好”的状态；所谓的”准备好“状态是指：文件描述符不再是阻塞状态，可以用于某类IO操作了，包括可读，可写，发生异常三种。

#include<sys/select.h>头文件中包含了select函数，该函数可在计算机中进行调用。该函数用于监视文件描述符的变化情况——读写或是异常。

1. select函数介绍

select函数是IO多路复用的函数，它主要的功能是用来等文件描述符中的事件是否就绪，select可以使我们在同时等待多个文件缓冲区，减少IO等待的时间，能够提高进程的IO效率。

select()函数允许程序监视多个文件描述符，等待所监视的一个或者多个文件描述符变为“准备好”的状态。所谓的”准备好“状态是指：文件描述符不再是阻塞状态，可以用于某类IO操作了，包括可读，可写，发生异常三种

2. select函数参数的介绍

       int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,                  fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

ndfs

等待的文件描述符的最大值+1，例如：应用进程想要去等待文件描述符3,5,8的事件，则

nfds=max(3,5,8)+1;

fd_set类型

readfds和writefds，exceptfds的类型都是fd_set,那么fd_set类型是什么呢？

fd_set类型本质是一个位图，位图的位置表示相对应的文件描述符，内容表示该文件描述符是否有效，1代表该位置的文件描述符有效，0则表示该位置的文件描述符无效。
如果将文件描述符2，3设置位图当中，则位图表示的是为1100。
fd_set的上限是1024个文件描述符。

readfds

readfds是 等待读事件的文件描述符集合，.如果不关心读事件（缓冲区有数据)，则可以传NULL值。
应用进程和内核都可以设置readfds，应用进程设置readfds是为了通知内核去等待readfds中的文件描述符的读事件.而内核设置readfds是为了告诉应用进程哪些读事件生效

linux要用select的原因是什么

writefds

与readfds类似，writefds是等待写事件(缓冲区中是否有空间)的集合，如果不关心写事件，则可以传值NULL。

exceptfds

如果内核等待相应的文件描述符发生异常，则将失败的文件描述符设置进exceptfds中，如果不关心错误事件，可以传值NULL。

timeout

设置select在内核中阻塞的时间，如果想要设置为非阻塞，则设置为NULL。如果想让select阻塞5秒，则将创建一个struct timeval time={5,0};

其中struct timeval的结构体类型是：

           struct timeval {               long    tv_sec;         /* seconds */               long    tv_usec;        /* microseconds */           };

返回值

如果没有文件描述符就绪就返回0；
如果调用失败返回-1；
如果timeout中中readfds中有事件发生，则返回timeout剩下的时间。

3.select的工作流程

应用进程和内核都需要从readfds和writefds获取信息，其中，内核需要从readfds和writefds知道哪些文件描述符需要等待，应用进程需要从readfds和writefds中知道哪些文件描述符的事件就绪.

linux要用select的原因是什么

如果我们要不断轮询等待文件描述符，则应用进程需要不断的重新设置readfds和writefds，因为每一次调用select，内核会修改readfds和writefds，所以我们需要在 应用程序 中 设置一个数组 来保存程序需要等待的文件描述符，保证调用 select 的时候readfds 和 writefds中的将如下：

linux要用select的原因是什么

4.Select服务器

如果是一个select服务器进程，则服务器进程会不断的接收有新链接，每个链接对应一个文件描述符，如果想要我们的服务器能够同时等待多个链接的数据的到来，我们监听套接字listen_sock读取新链接的时候，我们需要将新链接的文件描述符保存到read_arrys数组中，下次轮询检测的就会将新链接的文件描述符设置进readfds中，如果有链接关闭，则将相对应的文件描述符从read_arrys数组中拿走。

一张图看懂select服务器：

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简易版的select服务器：

server.hpp文件:

#pragma once                                                                                                             #include<iostream>      #include<sys/socket.h>      #include<sys/types.h>      #include<netinet/in.h>      #include<string.h>      using std::cout;      using std::endl;      #define BACKLOG 5            namespace sjp{        class server{          public:          static int Socket(){            int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);            if(sock>0)            return sock;            if(sock<0)              exit(-1);    W>    }                static bool Bind(int sockfd,short int port){            struct sockaddr_in lock;            memset(&lock,'',sizeof(lock));            lock.sin_family=AF_INET;            lock.sin_port=htons(port);            lock.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;            if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&lock,(socklen_t)sizeof(lock))<0){                      exit(-2);            }            return true;          }         static bool Listen(int sockfd){        if(listen(sockfd,BACKLOG)<0){          exit(-3);        }        return true;      }    };  }

select_server.hpp文件

#pragma once                                                                                                             #include<vector>  #include"server.hpp"  #include<unistd.h>  #include<time.h>    namespace Select{    class select_server{      private:        int listen_sock;//监听套接字            int port;                    public:            select_server(int _port):port(_port){}                  //初始化select_server服务器            void InitServer(){              listen_sock=sjp::server::Socket();              sjp::server::Bind(listen_sock,port);              sjp::server::Listen(listen_sock);            }                        void Run(){              std::vector<int> readfds_arry(1024,-1);//readfds_arry保存读事件的文件描述符              readfds_arry[0]=listen_sock;//将监听套接字保存进readfds_arry数组中              fd_set readfds;              while(1){              FD_ZERO(&readfds);              int nfds=0;              //将read_arry数组中的文件描述符设置进程readfds_arry位图中              for(int i=0;i<1024;i++)              {                if(readfds_arry[i]!=-1){                FD_SET(readfds_arry[i],&readfds);               if(nfds<readfds_arry[i]){              nfds=readfds_arry[i];            }            }          }            //调用select对readfds中的文件描述符进行等待数据          switch(select(nfds+1,&readfds,NULL,NULL,NULL)){            case 0:              //没有一个文件描述符的读事件就绪              cout<<"select timeout"<<endl;              break;            case -1:              //select失败              cout<<"select error"<<endl;            default:              {              //有读事件发生                Soluation(readfds_arry,readfds);                break;              }          }                     }        }                                                                                                                                 void Soluation(std::vector<int>& readfds_arry,fd_set readfds){W>        for(int i=0;i<readfds_arry.size();i++){            if(FD_ISSET(readfds_arry[i],&readfds))            {              if(readfds_arry[i]==listen_sock){                //有新链接到来                struct sockaddr peer;                socklen_t len;                                                                                                           int newfd=accept(listen_sock,&peer,&len);                cout<<newfd<<endl;                //将新链接设置进readfds_arry数组中                AddfdsArry(readfds_arry,newfd);              }              else{                //其他事件就绪                char str[1024];                int sz=recv(readfds_arry[i],&str,sizeof(str),MSG_DONTWAIT);                switch(sz){                  case -1:                    //读取失败                    cout<<readfds_arry[i]<<": recv error"<<endl;                    break;                  case 0:                    //对端关闭                    readfds_arry[i]=-1;                    cout<<"peer close"<<endl;                    break;                  default:                    str[sz]='';                    cout<<str<<endl;                    break;                }              }            }          }        }        void AddfdsArry(std::vector<int>& fds_arry,int fd){W>        for(int i=0;i<fds_arry.size();i++){            if(fds_arry[i]==-1){              fds_arry[i]=fd;              break;            }          }        }    };  }

select_server.cc文件

#include"select_server.hpp"        int main(int argv,char* argc[]){      if(argv!=2){        cout<<"./selectserver port"<<endl;        exit(-4);      }                                                                                                                               int port=atoi(argc[1]);//端口号  Select::select_server* sl=new Select::select_server(port);      sl->InitServer();                                               sl->Run();                                                                                                   }

测试：

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5.Select的缺陷

由于fd_set的上限是1024，所以select能等待的读事件的文件描述符和写事件的文件描述是有上限的，如果作为一个大型服务器，能够同时链接的客户端是远远不够的。
每次应用进程调用一次select之前，都需要重新设定writefds和readfds，如果进行轮询调用select，这对影响cpu效率。
内核每一次等待文件描述符都会重新扫描所有readfds或者writefds中的所有文件描述符，如果有较多的文件描述符，则会影响效率。

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