linux要用select的原因是什麼

使用select函數可以讓開發者同時等待多個檔案緩衝區，進而減少IO等待時間，提高進程的IO效率。 select()函數是IO多路復用的函數，允許程式監視多個檔案描述符，等待所監視的一個或多個檔案描述符變成「準備好」的狀態；所謂的」準備好「狀態是指：檔案描述子不再是阻塞狀態，可以用於某類IO操作了，包括可讀，可寫，發生異常三種。

#include頭檔中包含了select函數，該函數可在電腦中進行呼叫。此函數用於監視文件描述符的變化情況－讀寫或是異常。

1. select函數介紹

select函數是IO多路復用的函數，它主要的功能是用來等檔案描述子中的事件是否就緒，select可以讓我們同時等待多個檔案緩衝區，減少IO等待的時間，能夠提高進程的IO效率。

select()函數允許程式監視多個檔案描述符，等待所監視的一個或多個檔案描述符變成「準備好」的狀態。所謂的」準備好「狀態是指：檔案描述子不再是阻塞狀態，可以用於某類IO操作了，包括可讀，可寫，發生異常三種

2. select函數參數的介紹

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

ndfs

#等待的檔案描述子的最大值1，例如：應用程式想要去等待文件描述子3,5,8的事件，則

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

fd_set型別

readfds和writefds，exceptfds的型別都是fd_set,那麼fd_set型別是什麼呢？

• fd_set類型本質是一個位圖，位圖的位置表示相對應的檔案描述符，內容表示該檔案描述符是否有效，1代表該位置的檔案描述符有效，0則表示該位置的檔案描述符無效。

• 如果將檔案描述符2，3設定位圖當中，則位圖表示的是為1100。

• fd_set的上限是1024個檔案描述子。

readfds

• #readfds是 等待讀取事件的檔案描述子集合，.如果不關心讀取事件（緩衝區有資料)，則可以傳NULL值。

• 應用程式和核心都可以設定readfds，應用程式設定readfds是為了通知核心去等待readfds中的檔案描述子的讀取事件。而 核心設定readfds是為了告訴應用程式哪些讀取事件生效

writefds

與readfds類似，writefds是等待寫入事件(緩衝區中是否有空間)的集合，如果不關心寫入事件，則可以傳值NULL。

exceptfds

如果核心等待對應的檔案描述子發生異常，則將失敗的檔案描述符設定進exceptfds中，如果不關心錯誤事件，可以傳值NULL。

timeout

設定select在核心中阻塞的時間，如果想要設定為非阻塞，則設定為NULL。如果想要讓select阻塞5秒，則會建立一個struct timeval time={5,0};

其中struct timeval的結構體型別是：

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

回傳值

• 如果沒有檔案描述子就緒就回傳0;

• ##如果呼叫失敗回傳-1；

• 如果timeout中readfds中有事件發生，則傳回timeout剩下的時間。

3.select的工作流程

#應用程式和核心都需要從readfds和writefds獲取信息，其中，內核需要從readfds和writefds知道哪些文件描述符需要等待，應用程序需要從readfds和writefds中知道哪些文件描述符的事件就緒.

#如果我們要不斷輪詢等待檔案描述符，則應用程式需要不斷的重新設定readfds和writefds，因為每次都呼叫select，核心會修改readfds和writefds，所以我們需要在

應用程式 中設定一個陣列 來儲存程式需要等待的檔案描述符，保證呼叫select 的時候readfds 和writefds中的將如下：

#

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：

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,&#39;\0&#39;,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]=&#39;\0&#39;;
                    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：

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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