第一：poll()函数详解

第二：select()函数详解

第一：poll()函数详解

1 poll函数概述
select() 和 poll() 系统调用的本质一样，poll() 的机制与 select() 类似，与 select() 在本质上没有多大差别，管理多个描述符也是进行轮询，根据描述符的状态进行处理，但是 poll() 没有最大文件描述符数量的限制（但是数量过大后性能也是会下降）。poll() 和 select() 同样存在一个缺点就是，包含大量文件描述符的数组被整体复制于用户态和内核的地址空间之间，而不论这些文件描述符是否就绪，它的开销随着文件描述符数量的增加而线性增大。

1.1 poll()函数介绍
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
功能：监视并等待多个文件描述符的属性变化

参数：

fds：指向一个结构体数组的第0个元素的指针，每个数组元素都是一个struct pollfd结构，用于指定测试某个给定的fd的条件

struct pollfd{
   int fd;           //文件描述符
   short events;   //等待的事件
   short revents;   //实际发生的事件
};
fds结构体参数说明：

fd：每一个 pollfd 结构体指定了一个被监视的文件描述符，可以传递多个结构体，指示 poll() 监视多个文件描述符。

events：指定监测fd的事件（输入、输出、错误），每一个事件有多个取值，如下：

revents：revents 域是文件描述符的操作结果事件，内核在调用返回时设置这个域。events 域中请求的任何事件都可能在 revents 域中返回.

注意：每个结构体的 events 域是由用户来设置，告诉内核我们关注的是什么，而 revents 域是返回时内核设置的，以说明对该描述符发生了什么事件

nfds：用来指定第一个参数数组元素个数

timeout：指定等待的毫秒数，无论 I/O 是否准备好，poll() 都会返回.

返回值：

成功时，poll() 返回结构体中 revents 域不为 0 的文件描述符个数；如果在超时前没有任何事件发生，poll()返回 0；

失败时，poll() 返回 -1，并设置 errno 为下列值之一：

EBADF：一个或多个结构体中指定的文件描述符无效。
EFAULT：fds 指针指向的地址超出进程的地址空间。
EINTR：请求的事件之前产生一个信号，调用可以重新发起。
EINVAL：nfds 参数超出 PLIMIT_NOFILE 值。
ENOMEM：可用内存不足，无法完成请求。

第二：select()函数详解

在Linux中，select函数实现I/O端口的复用，它对应设备驱动的poll接口，这个系统调用来查询设备是否可读写，或是否处于某种状态。传递给 select函数的参数会告诉内核：

所关心的文件描述符
对每个描述符所关心的状态。(是要想从一个文件描述符中读或者写，还是关注一个描述符中是否出现异常)
要等待多长时间。(可以等待无限长的时间，等待固定的一段时间，或者根本就不等待)

从 select函数返回后，内核告诉我们一下信息：

对关心的文件描述符状态发生变化的个数
对于三种条件哪些描述符已经做好准备.(读，写，异常)

有了这些返回信息，我们可以调用合适的I/O函数(通常是 read 或 write)，并且这些函数不会再阻塞。

需要包含的头文件：

#include <sys/select.h>

#include <sys/time.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

原型：

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

功能：在设定时间内反复查询所设置的文件，状态是否是发生变化，如果在规定时间内没有没有文件状态发生变化，则返回0。

参数说明：

ndfs：select监视的文件句柄数，视进程中打开的文件数而定,一般设为你要监视各文件中的最大文件号加一。

readfds：select监视的可读文件句柄集合。

writefds: select监视的可写文件句柄集合。

exceptfds：select监视的异常文件句柄集合。

这三个参数，一般情况使用一个就行了，其他不使用的直接给NULL，如果使用的话需要定义变量。

timeout：本次select()的超时结束时间。如果设置就会有超时现象，不设置就不有超时

返回值：

> 0：执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数;

==0：如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间，没有返回；

==-1：当有错误发生时则返回-1，错误原因存于errno，此时参数readfds，writefds，exceptfds和timeout的值变成不可预测。错误值可能为：

EBADF 文件描述词为无效的或该文件已关闭

EINTR 此调用被信号所中断

EINVAL 参数n 为负值。

ENOMEM 核心内存不足

timeout参数类型，它指明我们要等待的时间：

struct timeval{

long tv_sec; /*秒 */

long tv_usec; /*微秒 */

}

有三种情况：

timeout == NULL 等待无限长的时间。等待可以被一个信号中断。当有一个描述符做好准备或者是捕获到一个信号时函数会返回。如果捕获到一个信号， select函数将返回 -1,并将变量 erro设为 EINTR。

timeout->tv_sec == 0 &&timeout->tv_usec == 0不等待，直接返回。加入描述符集的描述符都会被测试，并且返回满足要求的描述符的个数。这种方法通过轮询，无阻塞地获得了多个文件描述符状态。

timeout->tv_sec !=0 ||timeout->tv_usec!= 0 等待指定的时间。当有描述符符合条件或者超过超时时间的话，函数返回。在超时时间即将用完但又没有描述符合条件的话，返回 0。对于第一种情况，等待也会被信号所中断。

中间的三个参数 readset, writset, exceptset,指向描述符集。这些参数指明了我们关心哪些描述符，和需要满足什么条件(可写，可读，异常)。一个文件描述集保存在 fd_set 类型中。fd_set类型变量每一位代表了一个描述符。我们也可以认为它只是一个由很多二进制位构成的数组。如下图所示：

对于 fd_set类型的变量我们所能做的就是声明一个变量，为变量赋一个同种类型变量的值，或者使用以下几个宏来控制它：

#include <sys/select.h>

int FD_ZERO(int fd, fd_set *fdset);

int FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);

int FD_SET(int fd, fd_set *fd_set);

int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);

FD_ZERO宏将一个 fd_set类型变量的所有位都设为 0（设置为休眠状态），使用FD_SET将变量的某个位置位。清除某个位时可以使用 FD_CLR，我们可以使用FD_ISSET来测试某个位是否被置位。

当声明了一个文件描述符集后，必须用FD_ZERO将所有位置零（每次使用之前都需要清零）。之后将我们所感兴趣的描述符所对应的位置位，操作如下：

Rset在select那个位置调用代表关注的状态和哪个动作有关（读、写、异常）

fd_set rset;

int fd;

使用open打开之后下面才能使用

FD_ZERO(&rset);

FD_SET(fd, &rset);

//FD_SET(stdin, &rset); ---先不用管这个

select返回后，用FD_ISSET测试给定位是否置位：

if(FD_ISSET(fd, &rset)

{ ... }

Select的使用：

创建动作对应的集合变量 fd_set
每次使用之前把所有为清零 FD_ZERO
设置关注的位 FD_SET();
使用select轮询状态
通过FD_ISSET来查询状态是否改变

具体解释select的参数：

nfds是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1，不能错。

说明：对于这个原理的解释可以看上边fd_set的详细解释，fd_set是以位图的形式来存储这些文件描述符。nfds也就是定义了位图中有效的位的个数。

fd_set*readfds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的读变化的，即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了，如果这个集合中有一个文件可读，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可读；如果没有可读的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。
fd_set*writefds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的写变化的，即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了，如果这个集合中有一个文件可写，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可写，如果没有可写的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的写变化。
fd_set*errorfds同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常文件。
structtimeval* timeout是select的超时时间，这个参数至关重要，它可以使select处于三种状态，第一，若将NULL以形参传入，即不传入时间结构，就是将select置于阻塞状态，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；第二，若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的非阻塞函数，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；第三，timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即 select在timeout时间内阻塞，超时时间之内有事件到来就返回了，否则在超时后不管怎样一定返回，返回值同上述。

理解select模型：

理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便，取fd_set长度为1字节，fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。

执行fd_set set;FD_ZERO(&set);则set用位表示是0000,0000。
若fd＝5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)
若再加入fd＝2，fd=1,则set变为0001,0011
执行select(6,&set,NULL,NULL,NULL)阻塞等待
若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。注意：没有事件发生的fd=5被清空。

基于上面的讨论，可以轻松得出select模型的特点：

可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。我这边服务器上sizeof(fd_set)＝512，每bit表示一个文件描述符，则我服务器上支持的最大文件描述符是512*8=4096。据说可调，另有说虽然可调，但调整上限受于编译内核时的变量值。
将fd加入select监控集的同时，还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd，一是用于再select返回后，array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空，则每次开始 select前都要重新从array取得fd逐一加入（FD_ZERO最先），扫描array的同时取得fd最大值maxfd，用于select的第一个参数。

如果需要操作大量文件的时候需要使用----创建两个数组保存状态

3.可见select模型必须在select前循环array（加fd，取maxfd），select返回后循环array（FD_ISSET判断是否有时间发生）。---每次调用select之前需要重新设置fd_set 创建出来的变量