select 模型是 socket 中的一种多路 IO 复用模型之一，通过轮询的方式来完成多路访问控制。
一个很简单的例子来描述 select 模型：
幼儿园老师要照顾所有的小朋友，每天他都会轮流去问小朋友：「小朋友小朋友，你饿了吗？」
如果小朋友饿了，那么老师就给这个小朋友喂饭，否则就开始询问下一个朋友，一直循环下去直到放学。
同时，如果班级里有其他的同学来了，也把他加到询问队列。如果有哪个同学生病了，则把它踢出询问队列。
select 模型的原理就是这样，把所有连接的客户端 socket 加入到一个集合中去，然后一直不断轮询，判断哪一个 socket 有数据到达，就读取数据。否则继续轮询下一个数据。
linux 系统在编译的时候就固定了 select 模型文件描述符集合的大小为 1024 个，这个大小无法更改，因此，select 模型只适用于并发量小于 1024 个的服务连接。
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> grep "FD_SETSIZE" /usr/include/ -R /usr/include/linux/posix_types.h:#define __FD_SETSIZE 1024 |
一、相关函数
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#include <sys/select.h> #include <sys/time.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); |
select 用来判断文件描述符结合中是否有文件描述符发生了相应的事件，如果有事件则返回 （这个策略可以改变） 。
参数说明：
nfds: 监控的文件描述符集里最大文件描述符加 1，因为此参数会告诉内核检测前多少个文件描述符的状态。
readfds：监控有读数据到达文件描述符集合，传入传出参数。
writefds：监控写数据到达文件描述符集合，传入传出参数。
exceptfds：监控异常发生达文件描述符集合, 如带外数据到达异常，传入传出参数。
timeout：定时阻塞监控时间，3 种情况：
1.NULL，永远等下去；2. 设置 timeval，等待固定时间；3. 设置 timeval 里时间均为 0，检查描述字后立即返回。返回值: 文件描述符集合中有响应时间的文件描述符个数。
超时类型的结构体：
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struct timeval { long tv_sec; /* seconds */ long tv_usec; /* microseconds */ }; |
对监控描述符集合的操作：
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void FD_CLR(int fd, fd_set *set); // 把文件描述符集合里的 fd 设置 0 int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); // 测试文件描述符集合里 fd 是否置 1 void FD_SET(int fd, fd_set *set); // 把文件描述符集合里 fd 位置 1 void FD_ZERO(fd_set *set); // 把文件描述符集合里所有位清 0 |
通常情况下，我们需要一个客户端数组保存每一个客户端的状态，表示当前集合中的该元素是否已经有存在或者连接。然后还要有一个最大的文件描述符标志，用来轮询。
一旦 select 返回，我们要先判断是否为服务端的 socket，如果是服务端的，说明有新的连接加入，把这个新连接加入到集合中去。否则则说明是客户端连接有响应，这时候需要一个一个去循环判断，看哪个 socket 有数据到达，然后处理。
二、示例代码
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#include<stdio.h> #include<ctype.h> #include<sys/select.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> const int MAX_CONN_NUM = 1024; const int MAX_BUFF_SIZE = 1024; const int MAX_IP_LENGTH = 16; int main(int argc, char** argv){ if (argc != 2){ printf("Usage: ./server port\n"); return 0; } fd_set t_set, all_set; int serv_fd, clnt_fd, max_index, max_fd, port; struct sockaddr_in serv_addr, clnt_addr; socklen_t addr_len = sizeof(clnt_addr); char ip[MAX_IP_LENGTH], buff[MAX_BUFF_SIZE]; int ret, i, n, client[FD_SETSIZE]; // FD_SETSIZE = 1024 serv_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr)); serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); if (-1 == bind(serv_fd, (struct sockaddr*)&serv_addr, addr_len)){ perror("bind error"); return 0; } if (-1 == listen(serv_fd, MAX_CONN_NUM)){ perror("listen error"); return 0; } printf("server start and listen %s\n", argv[1]); // 初始化客户端文件描述符 for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) client[i] = -1; // 初始化数组下标和最大文件描述符 max_index = -1; max_fd = serv_fd; // 把监控文件符清零 FD_ZERO(&all_set); // 添加服务端 socket 到 fd_sets FD_SET(serv_fd, &all_set); while(1){ t_set = all_set; ret = select(max_fd + 1, &t_set, 0, 0, 0); if (ret == -1){ perror("select error"); break; } if (FD_ISSET(serv_fd, &t_set)){ // 服务端 socket 响应，表示有新连接 clnt_fd = accept(serv_fd, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &addr_len); if (-1 == clnt_fd){ perror("accept error"); break; } // 判断连接数量是否超过限制 for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++){ if (client[i] < 0){ client[i] = clnt_fd; break; } } if (i == FD_SETSIZE){ printf("too many connetions\n"); close(clnt_fd); continue; } inet_ntop(AF_INET, &clnt_addr.sin_addr, ip, sizeof(clnt_addr)); port = clnt_addr.sin_port; printf("connect to [%s:%d]\n", ip, port); // 添加新的客户端到集合 if (i > max_index) max_index = i; if (clnt_fd > max_fd) max_fd = clnt_fd; FD_SET(clnt_fd, &all_set); // 如果有响应的描述符只有一个，开始下一次 select if (--ret == 0) continue; } for (i = 0; i <= max_index; i++){ // 轮询所有的 socket if ((clnt_fd = client[i]) < 0){ continue; } // 如果有数据，正常接受字符 if (FD_ISSET(clnt_fd, &t_set)){ bzero(buff, MAX_BUFF_SIZE); n = read(clnt_fd, buff, MAX_BUFF_SIZE); if (-1 == n){ perror("read error"); continue; }else if (0 == n){ FD_CLR(clnt_fd, &all_set); client[i] = -1; printf("closed!\n"); sleep(1); close(clnt_fd); continue; } printf("recv %d data: %s\n", n, buff); for(int j = 0; j < n; j++){ buff[j] = toupper(buff[j]); } n = write(clnt_fd, buff, n); if (-1 == n){ perror("write error"); continue; } } } } close(serv_fd); return 0; } |