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前言
一、select I/O多路复用模型是什么？（What）
二、select 内核是如何实现的？（Why）
三、如何使用select，demo实验show me the code？（How）
总结

前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

学习内容：https://time.geekbang.org/column/article/138948
与知识建立主客体之间的联系：
其实我之前对高性能网络编程接触的少，除了计算机网络基础课TCP协议（三次握手、四次分手）、应用程序对Socket编程+多线程编程的实践理解外，没有真实需求推动，深究的就更少了。八股文背了，可能当时有些概念，过后又忘了。

但随着中间件的设计，团队有时在高并发改造场景，会谈到“poll”类比该I/O多路复用模型。这次真发现了这个网络编程实践专栏高性能篇，将阻塞/非阻塞/异步、I/O多路复用（select、poll、epoll）、多进程/多线程编程模型，三个维度循序渐进的组合起来，一步步揭开、对比、明晰，初看3篇文章概念+实践，和后续目录安排，方觉大快朵颐。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、select I/O多路复用模型是什么？（What）

问题场景：
I/O多路复用最初设计解决的场景是：标准输入、套接字等都看做I/O的一路。多路复用的意思是在任何一路有“事件”发生的情况下，通知应用程序去处理相应的I/O事件。而在没有I/O事件触发时，应用程序进程是挂起（阻塞，时间片调度执行其他进程），还是继续做其他事情（在剩余的时间片内）这就是I/O阻塞、非阻塞的维度了。

select之所以大名鼎鼎，可能跟golang通过协程实现高效的I/O多路复用有关。其关键字：select的使用和传播，让该I/O多路复用大名鼎鼎。

从专栏几篇文章看下来，要理解I/O多路复用，除了有开发者应用进程的视角，得理解到要从操作系统内核这个角度看（在序列图中，表示出这个实体）。从而，对比select、poll、epoll多种I/O多路复用模型。

使用select函数，通知内核挂起进程，当一个或多个I/O事件发生后，控制权返还给应用程序，由应用程序进行I/O事件的处理。

草图
在这里插入图片描述

二、select 内核是如何实现的？（Why）

select 函数调用传递给内核的数据结构，概念上是：文件描述符的集合 fd_set。
在实现上，是通过INT型的bit位表示集合中的元素，因而也受实现的限制，select支持的I/O多路复用有1024的限制。


int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);

返回：若有就绪描述符则为其数目，若超时则为0，若出错则为-1

在这里插入图片描述
这块我没翻内核源码，之后补上 TODO。

集合数据结构fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset传递给内核，其实也暗示了内核的实现，内核根据I/O事件给读文件描述符、写文件描述符、异常文件描述符集合填充数据。

三、如何使用select，demo实验show me the code？（How）

demo：
详见：https://gitee.com/jahentao/experiments/pulls/1/files

调用select函数，传参。
操作宏：

FD_ISSET对向量进行检测，判断出对应套接字的元素 a[fd]是 0 还是 1

根据readmask返会的文件描述符判断那一路I/O可读，进而返回控制权处理。


int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: select01 <IPaddress>");
    }
    int socket_fd = tcp_client(argv[1], SERV_PORT);

    char recv_line[MAXLINE], send_line[MAXLINE];
    int n;

    fd_set readmask;
    fd_set allreads;
    FD_ZERO(&allreads);
    FD_SET(0, &allreads);
    FD_SET(socket_fd, &allreads);

    for (;;) {
        readmask = allreads;
        int rc = select(socket_fd + 1, &readmask, NULL, NULL, NULL);

        if (rc <= 0) {
            error(1, errno, "select failed");
        }

        if (FD_ISSET(socket_fd, &readmask)) {
            n = read(socket_fd, recv_line, MAXLINE);
            if (n < 0) {
                error(1, errno, "read error");
            } else if (n == 0) {
                error(1, 0, "server terminated \n");
            }
            recv_line[n] = 0;
            fputs(recv_line, stdout);
            fputs("\n", stdout);
        }

        if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &readmask)) {
            if (fgets(send_line, MAXLINE, stdin) != NULL) {
                int i = strlen(send_line);
                if (send_line[i - 1] == '\n') {
                    send_line[i - 1] = 0;
                }

                printf("now sending %s\n", send_line);
                size_t rt = write(socket_fd, send_line, strlen(send_line));
                if (rt < 0) {
                    error(1, errno, "write failed ");
                }
                printf("send bytes: %zu \n", rt);
            }
        }
    }

}

我想进一步在GEM5/QEMU仿真中，进行I/O多路复用实验的性能工程对比。