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select函数原型
select服务器
select的缺点
前面介绍过多路转接就是能同时等待多个文件描述符，这篇文章介绍一下多路转接方案中的select的使用
select函数原型
#include <sys/select.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set
*exceptfds, struct timeval *timeout);先介绍一下各个参数以及返回值
多路转接需要等待多个文件描述符的事件就绪，所以用户势必需要告诉操作系统，他关心的是哪些文件描述符，以及关心这些文件描述符上的读事件还是写事件。读事件就绪就是这个文件描述符的缓冲区不为空有数据能读，写事件就绪就是缓冲区不为满可以写入。除了这两种常见的事件外，还可以关心某个文件描述符的异常事件。
再来看select的参数，nfds是一个整数，可以告诉操作系统需要关心哪些文件描述符，具体来说，nfds是需要关心的文件描述符的最大值 + 1，可以预想到select函数会遍历小于等于nfds - 1的文件描述符，查看是否有事件就绪
struct timeval {
time_t tv_sec; /* Seconds */ //秒
suseconds_t tv_usec; /* Microseconds */ //毫秒
};timeout表示select的等待时间，timeout也可为空，表示阻塞等待直到某个文件描述符发生事件，timeout为0表示不等待事件发生，其他自定义值表示若在这段时间内没有事件发生，则超时返回。
返回值为0表示超时返回；为-1表示有错误发生，并设置错误码errno；为正数表示在timeout时间内事件就绪的文件描述符个数
为了介绍剩下的三个参数，先介绍一下fd_set
我们已经通过fds告诉操作系统要关心哪些文件描述符，timeout设置了等待时间，现在还需要告诉操作系统要关心哪些文件描述符的读事件或写事件
从抽象的层面上理解，fd_set是一个集合，是一个文件描述符的集合，readfds是关心读事件的文件描述符集合，writefds是关心写事件的文件描述符集合，exceptfds是关心异常事件的文件描述符集合。
还需要指出，这三个参数还是输出型参数，操作系统会将等待后事件就绪的文件描述符加入集合，
比如关心4，5，6的读事件，若就绪了4和5，集合就会变成4，5，这也为写代码带来了麻烦
从具体实现上来看，fd_set是一个位图，有若干个比特位表示文件描述符，值为1表示关心这个文件描述符，为0表示不关心，举个例子
00011111001
下标从0开始的话，这个位图表示关心3，4，5，6，7，10号文件描述符，其余的都不关心
/* fd_set for select and pselect. */
typedef struct
{
/* XPG4.2 requires this member name. Otherwise avoid the name
from the global namespace. */
#ifdef __USE_XOPEN
__fd_mask fds_bits[__FD_SETSIZE / __NFDBITS];
# define __FDS_BITS(set) ((set)->fds_bits)
#else
__fd_mask __fds_bits[__FD_SETSIZE / __NFDBITS];
# define __FDS_BITS(set) ((set)->__fds_bits)
#endif
} fd_set;fd_set封装了一个大小固定的数组，数组的每个比特位都可以记录是否关心这个文件描述符
作为用户，想对fd_set操作，操作系统也提供了相关的接口
// 将文件描述符fd从集合set中删除
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
// 判断文件描述符fd是否在集合set中
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
// 将fd放入集合set中
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
// 清空集合set
void FD_ZERO(fd_set *set);select服务器
到这里，select已经可以等待多个文件描述符的一些事件了，可以来搭一个简单的服务器，接收多个用户的消息，回显在屏幕上
这里只给出select_server的代码，其他文件的代码对理解select不重要，只需要了解套接字的使用便可轻松看懂，若要查看其他文件的代码，详见rokobo/wsl_code - Gitee.com
在这份代码中，需要等待的事件有等待客户端的连接和等待客户端发消息，由于连接建立后会创建文件描述符，文件描述符会变多，需要一个数据结构把这些文件描述符管理起来，这里选择了原生数组，因为可以直观的感受到select的缺点之一，存在大量遍历，性能不够高。
#include "socket.hpp"
#include "Log.hpp"
#include <sys/select.h>
#include <memory>
#include <cstring>
#include <cerrno>
using namespace SocketModule;
using namespace LogModule;
class select_server
{
// sizeof可以得到底层数组的字节数，乘8得到比特数
static const int NUM = sizeof(fd_set) * 8;
public:
select_server()
:_listen_sock(std::make_shared<TcpSocket>()),
_is_running(false)
{}
void init(int port)
{
_listen_sock->BuildTcpSocketMethod(port);
for(int i=0;i<NUM;++i)
{
fds[i] = -1;
}
//初始只需要关心_listen_sock这一个文件描述符
fds[0] = _listen_sock->Fd();
}
void loop()
{
_is_running = true;
int listenfd = _listen_sock->Fd();
fd_set readset;
while(_is_running)
{
//readset作为输出参数，select返回后可能被修改，需要清空后重新设置
FD_ZERO(&readset);
int max_fd = 0;
for(int i=0;i<NUM;++i)
{
if(fds[i] != -1)
{
max_fd = fds[i] > max_fd ? fds[i] : max_fd;
FD_SET(fds[i], &readset);
}
}
struct timeval timeout = {2, 0};
int ret = select(max_fd + 1, &readset, nullptr, nullptr, &timeout);
if(ret == -1)
{
LOG(LogLevel::ERROR) << "Error message: " << strerror(ret);
continue;
}
else if(ret == 0)
{
LOG(LogLevel::INFO) << "Time out\n";
continue;
}
else
{
LOG(LogLevel::INFO) << "Dispatch begin\n";
// 给不同种类的文件描述符分发不同的任务
dispatcher(readset);
}
}
}
void accepter(int fd)
{
InetAddr client;
auto client_sock = _listen_sock->Accepter(&client);
if(client_sock == nullptr)
{
LOG(LogLevel::ERROR) << "Accept error";
return;
}
int client_fd = client_sock->Fd();
if(client_fd < 0)
{
LOG(LogLevel::ERROR) << "Client fd error";
return;
}
//将client_fd加入到fds中
//如果fds满了，关闭连接
int i=0;
for(i=0;i<NUM;++i)
{
if(fds[i] == -1)
{
fds[i] = client_fd;
LOG(LogLevel::INFO) << "Accept success: " << client_sock->Fd() << " " << client.Addr();
break;
}
}
if(i == NUM)
{
LOG(LogLevel::ERROR) << "Too many connections";
client_sock->Close();
return;
}
}
void recver(int who)
{
int fd = fds[who];
std::string buffer;
auto client_sock = std::make_shared<TcpSocket>(fd);
ssize_t ret = client_sock->Recv(&buffer);
if(ret == -1)
{
LOG(LogLevel::ERROR) << "Recv error" << strerror(errno);
client_sock->Close();
//将fd从fds中删除
fds[who] = -1;
return;
}
else if(ret == 0)
{
LOG(LogLevel::INFO) << "Client closed: " << client_sock->Fd();
client_sock->Close();
//将fd从fds中删除
fds[who] = -1;
return;
}
else
{
LOG(LogLevel::INFO) << "Recv success: " << buffer;
return;
}
}
void dispatcher(fd_set &readset)
{
//找到所有合法的fd，分发
for(int i=0;i<NUM;++i)
{
if(fds[i] == -1)
continue;
if(FD_ISSET(fds[i], &readset))
{
//分发给处理连接的函数
if(fds[i] == _listen_sock->Fd())
{
accepter(fds[i]);
}
//分发给处理IO的函数
else
{
recver(i);
}
}
}
}
void stop()
{}
private:
std::shared_ptr<TcpSocket> _listen_sock;
int fds[NUM];
bool _is_running;
};主函数
#include "select_server.hpp"
#include <string>
int main()
{
select_server s_svr;
s_svr.init(8080);
s_svr.loop();
return 0;
}
select的缺点
从代码中大量的遍历，甚至select底层还要遍历，可以感受到select有太多遍历，效率不高，而且fd_set的底层数组是静态的无法扩容，能同时关心的文件描述符有限，而且需要用户自己去定义数据结构管理需要关心的文件描述符，更是增加了编码的复杂性，每次调用select，都需要把fd_set从用户态拷贝到内核态，这个拷贝的开销在fd很多时开销很大
