I/O多路復(fù)用——select

        系統(tǒng)提供select函數(shù)來實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用I/O模型，select系統(tǒng)調(diào)用是用來讓我們的程序監(jiān)視多個文件句柄的狀態(tài)變化的。程序會停在select這里等待，直到被監(jiān)視的文件句柄有一個或多個發(fā)生了狀態(tài)改變。

select API:

1）nfds參數(shù)指定被監(jiān)聽的文件描述符的總數(shù)。它通常被設(shè)置為select監(jiān)聽的所有文件描述符中的最大值加1，因?yàn)槲募枋龇菑?開始計(jì)數(shù)的。

2）readfds、writefds和exceptfds參數(shù)都是輸入輸出型參數(shù)，分別指向可讀、可寫和異常等事件對應(yīng)的文件描述符集合。作為輸入型參數(shù)，應(yīng)用程序調(diào)用select參數(shù)時，通過這三個參數(shù)傳入自己感興趣的文件描述符。作為輸出型參數(shù)，select調(diào)用返回時，內(nèi)核將修改它們來通知應(yīng)用程序哪些文件描述符已經(jīng)就緒。

3）timeout參數(shù)用來設(shè)置select函數(shù)的超時時間。它是一個timeval結(jié)構(gòu)類型的指針，采用指針參數(shù)是將它設(shè)置為輸入輸出型參數(shù)，內(nèi)核將修改它以告訴應(yīng)用程序select等待了多久。

select給我們提供了一個微秒級的定時方式。如果給timeout變量的tv_sec和tv_usec都傳0，則select將立即返回。如果給timeout傳遞NULL，則select將一直阻塞，直到某個文件描述符就緒。

select成功時返回就緒（可讀、可寫和異常）文件描述符的總數(shù)。

如果在超時時間內(nèi)沒有任何文件描述符就緒，select將返回0。

select失敗時返回-1并設(shè)置errno。如果在select等待期間，程序接收到信號，則select立即返回-1并設(shè)置errno為EINTER。

理解select

select模型的關(guān)鍵在于理解fd_set，假如取fd_set為一字節(jié)，fd_set中的每一bit可以對應(yīng)一個文件描述符fd，則1字節(jié)長的fd_set最大可以對應(yīng)8個fd。

（1）執(zhí)行 

fd_set set;
FD_ZERO(&set);

   則set用位表示是0000 0000。

（2）若fd=5，執(zhí)行

FD_SET(fd, &set);

   后set變?yōu)?0001 0000（第5位設(shè)置為1）。

（3）若再加入fd = 2，fd = 1則set變?yōu)?0001 0011。

（4）執(zhí)行

select(6, &set, NULL, NULL， NULL);

   阻塞等待。

（5）若fd = 1， fd = 2上都發(fā)生可讀事件，則select返回，此時set變?yōu)?000 0011。

   注意：沒有事件發(fā)生的fd = 5被清空。

select模型的特點(diǎn)：

（1）可監(jiān)控的文件描述符個數(shù)取決于sizeof(fd_set)的值，一般為512或1024。假如服務(wù)器上sizeof(fd_set)的值為512，每個bit表示一個文件描述符，則服務(wù)器上支持的最大文件描述符是512 * 8 = 4096。如果想要調(diào)整fd_set的大小，可以通過編譯內(nèi)核或其他方法。

（2）將fd加入select監(jiān)控的同時，還要再使用一個數(shù)組Array保存放到select監(jiān)控集中的fd，一是用于在select返回后，Array作為原數(shù)據(jù)和fd_set進(jìn)行FD_ISSET判斷。二是select返回后會把以前加入的但并無事件發(fā)生的fd清空，所以每次開始select前都要重新從Array取得fd逐一加入（FD_ZERO最先），掃描Array的同時取得fd的最大值max_fd，用于select的第一個參數(shù)。

（3）select模型必須在select前遍歷Array（加fd，取max_fd），select返回后遍歷Array（FD_ISSET判斷是否有事件發(fā)生）。

select的優(yōu)點(diǎn)：

         select的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多進(jìn)程、多線程。

select的缺點(diǎn)：

（1）select監(jiān)視的文件描述符數(shù)量是有限的

（2）每次調(diào)用select，都需要把fd集合從用戶態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)，這個開銷在fd很多時會很大，導(dǎo)致服務(wù)器性能下降。

（3）每次調(diào)用都要在內(nèi)核遍歷傳遞進(jìn)來的所有fd，這個開銷在fd很多時也很大。

使用select 的TCP服務(wù)器