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linux中select()函数分析

2016-01-11 23:15 197 查看
来源:http://blog.chinaunix.net/uid-25793640-id-332133.html

document.body.oncopy = function () { if (window.clipboardData) { setTimeout(function () { var text = clipboardData.getData("text"); if (text && text.length > 300) { text = text + "\r\n\n本文来自CSDN博客,转载请标明出处:" + location.href; clipboardData.setData("text",
text); } }, 100); } } function StorePage() { d = document; t = d.selection ? (d.selection.type != 'None' ? d.selection.createRange().text : '') : (d.getSelection ? d.getSelection() : ''); void (keyit = window.open('http://www.365key.com/storeit.aspx?t=' +
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Select 在Socket编程中还是比较重要的,可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序,他们只是习惯写诸如connect、 accept、recv或recvfrom这样的阻塞程序(所谓阻塞方式block,顾名思义,就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件的发生,如果事件没有发生,进程或线程就被阻塞,函数不能立即返回)。可是使用Select就可以完成非阻塞(所谓非阻塞方式non-block,就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生,一旦执行肯定返回,以返回值的不同来反映函数的执行情况,如果事件发生则与阻塞方式相同,若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生,而进程或线程继续执行,所以效率较高)方式工作的程序,它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是异常。下面详细介绍一下!

Select的函数格式(我所说的是Unix系统下的伯克利socket编程,和windows下的有区别,一会儿说明):

int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);

先说明两个结构体:

第一,struct fd_set可以理解为一个集合,这个集合中存放的是文件描述符(file descriptor),即文件句柄,这可以是我们所说的普通意义的文件,当然Unix下任何设备、管道、FIFO等都是文件形式,全部包括在内,所以毫无疑问一个socket就是一个文件,socket句柄就是一个文件描述符。fd_set集合可以通过一些宏由人为来操作,比如清空集合 FD_ZERO(fd_set *),将一个给定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set *),将一个给定的文件描述符从集合中删除FD_CLR(int
,fd_set*),检查集合中指定的文件描述符是否可以读写FD_ISSET(int ,fd_set* )。一会儿举例说明。

第二,struct timeval是一个大家常用的结构,用来代表时间值,有两个成员,一个是秒数,另一个是毫秒数。

具体解释select的参数:

int maxfdp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!在Windows中这个参数的值无所谓,可以设置不正确。

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。

struct timeval* 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。

返回值:

负值:select错误 正值:某些文件可读写或出错 0:等待超时,没有可读写或错误的文件

在有了select后可以写出像样的网络程序来!举个简单的例子,就是从网络上接受数据写入一个文件中。

例子:

main()

{

int sock;

FILE *fp;

struct fd_set fds;

struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒,3秒轮询,要非阻塞就置0

char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区

/* 假定已经建立UDP连接,具体过程不写,简单,当然TCP也同理,主机ip和port都已经给定,要写的文件已经打开

sock=socket(...);

bind(...);

fp=fopen(...); */

while(1)

{

FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合,否则不能检测描述符变化

FD_SET(sock,&fds); //添加描述符

FD_SET(fp,&fds); //同上

maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1; //描述符最大值加1

switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout)) //select使用

{

case -1: exit(-1);break; //select错误,退出程序

case 0:break; //再次轮询

default:

if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读,即是否网络上有数据

{

recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据

if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写

fwrite(fp,buffer...);//写入文件

buffer清空;

}// end if break;

}// end switch

}//end while

}//end main

参考资料:http://cuijinbird.blogchina.com/cuijinbird/1921117.html


Part 2:

select()的机制中提供一fd_set的数据结构,实际上是一long类型的数组,

每一个数组元素都能与一打开的文件句柄(不管是Socket句柄,还是其他

文件或命名管道或设备句柄)建立联系,建立联系的工作由程序员完成,

当调用select()时,由内核根据IO状态修改fd_set的内容,由此来通知执

行了select()的进程哪一Socket或文件可读,下面具体解释:

#include

#include

#include

int select(nfds, readfds, writefds, exceptfds, timeout)

int nfds;

fd_set *readfds, *writefds, *exceptfds;

struct timeval *timeout;

ndfs:select监视的文件句柄数,视进程中打开的文件数而定,一般设为呢要监视各文件

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。

timeout:本次select()的超时结束时间。(见/usr/sys/select.h,

可精确至百万分之一秒!)

当readfds或writefds中映象的文件可读或可写或超时,本次select()

就结束返回。程序员利用一组系统提供的宏在select()结束时便可判

断哪一文件可读或可写。对Socket编程特别有用的就是readfds。

几只相关的宏解释如下:

FD_ZERO(fd_set *fdset):清空fdset与所有文件句柄的联系。

FD_SET(int fd, fd_set *fdset):建立文件句柄fd与fdset的联系。

FD_CLR(int fd, fd_set *fdset):清除文件句柄fd与fdset的联系。

FD_ISSET(int fd, fdset *fdset):检查fdset联系的文件句柄fd是否

可读写,>0表示可读写。

(关于fd_set及相关宏的定义见/usr/include/sys/types.h)

这样,你的socket只需在有东东读的时候才读入,大致如下:

...

int sockfd;

fd_set fdR;

struct timeval timeout = ..;

...

for(;;) {

FD_ZERO(&fdR);

FD_SET(sockfd, &fdR);

switch (select(sockfd + 1, &fdR, NULL, &timeout)) {

case -1:

error handled by u;

case 0:

timeout hanled by u;

default:

if (FD_ISSET(sockfd)) {

now u read or recv something;

/* if sockfd is father and

server socket, u can now

accept() */

}

}

}

所以一个FD_ISSET(sockfd)就相当通知了sockfd可读。

至于struct timeval在此的功能,请man select。不同的timeval设置

使使select()表现出超时结束、无超时阻塞和轮询三种特性。由于

timeval可精确至百万分之一秒,所以Windows的SetTimer()根本不算

什么。你可以用select()做一个超级时钟。

FD_ACCEPT的实现?依然如上,因为客户方socket请求连接时,会发送

连接请求报文,此时select()当然会结束,FD_ISSET(sockfd)当然大

于零,因为有报文可读嘛!至于这方面的应用,主要在于服务方的父

Socket,你若不喜欢主动accept(),可改为如上机制来accept()。

至于FD_CLOSE的实现及处理,颇费了一堆cpu处理时间,未完待续。

--

讨论关于利用select()检测对方Socket关闭的问题:

仍然是本地Socket有东东可读,因为对方Socket关闭时,会发一个关闭连接

通知报文,会马上被select()检测到的。关于TCP的连接(三次握手)和关

闭(二次握手)机制,敬请参考有关TCP/IP的书籍。

不知是什么原因,UNIX好象没有提供通知进程关于Socket或Pipe对方关闭的

信号,也可能是cpu所知有限。总之,当对方关闭,一执行recv()或read(),

马上回返回-1,此时全局变量errno的值是115,相应的sys_errlist[errno]

为"Connect refused"(请参考/usr/include/sys/errno.h)。所以,在上

篇的for(;;)...select()程序块中,当有东西可读时,一定要检查recv()或

read()的返回值,返回-1时要作出关断本地Socket的处理,否则select()会

一直认为有东西读,其结果曾几令cpu伤心欲断针脚。不信你可以试试:不检

查recv()返回结果,且将收到的东东(实际没收到)写至标准输出...

在有名管道的编程中也有类似问题出现。具体处理详见拙作:发布一个有用

的Socket客户方原码。

至于主动写Socket时对方突然关闭的处理则可以简单地捕捉信号SIGPIPE并作

出相应关断本地Socket等等的处理。SIGPIPE的解释是:写入无读者方的管道。

在此不作赘述,请详man signal。

以上是cpu在作tcp/ip数据传输实验积累的经验,若有错漏,请狂炮击之。

唉,昨天在hacker区被一帮孙子轰得差点儿没短路。ren cpu(奔腾的心) z80

补充关于select在异步(非阻塞)connect中的应用,刚开始搞socket编程的时候

我一直都用阻塞式的connect,非阻塞connect的问题是由于当时搞proxy scan

而提出的呵呵

通过在网上与网友们的交流及查找相关FAQ,总算知道了怎么解决这一问题.同样

用select可以很好地解决这一问题.大致过程是这样的:

1.将打开的socket设为非阻塞的,可以用fcntl(socket, F_SETFL, O_NDELAY)完

成(有的系统用FNEDLAY也可).

2.发connect调用,这时返回-1,但是errno被设为EINPROGRESS,意即connect仍旧

在进行还没有完成.

3.将打开的socket设进被监视的可写(注意不是可读)文件集合用select进行监视,

如果可写,用

getsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, sizeof(int));

来得到error的值,如果为零,则connect成功.

在许多unix版本的proxyscan程序你都可以看到类似的过程,另外在solaris精华

区->编程技巧中有一个通用的带超时参数的connect模块.

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本文来自CSDN博客,转载请标明出处:http://blog.csdn.net/fade_away10/archive/2008/12/14/3515337.aspx

功能描述:根据文件描述词来操作文件的特性。

用法:

int fcntl(int fd, int cmd);

int fcntl(int fd, int cmd, long arg);

int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

参数:

fd:文件描述词。

cmd:操作命令。

arg:供命令使用的参数。

lock:同上。

有以下操作命令可供使用

一. F_DUPFD :复制文件描述词 。


二. FD_CLOEXEC :设置close-on-exec标志。如果FD_CLOEXEC位是0,执行execve的过程中,文件保持打开。反之则关闭。


三. F_GETFD :读取文件描述词标志。


四. F_SETFD :设置文件描述词标志。


五. F_GETFL :读取文件状态标志。


六. F_SETFL :设置文件状态标志。

其中O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR, O_CREAT, O_EXCL, O_NOCTTY 和 O_TRUNC不受影响,

可以更改的标志有 O_APPEND,O_ASYNC, O_DIRECT, O_NOATIME 和 O_NONBLOCK。


七. F_GETLK, F_SETLK 和 F_SETLKW :获取,释放或测试记录锁,使用到的参数是以下结构体指针:

F_SETLK:在指定的字节范围获取锁(F_RDLCK, F_WRLCK)或者释放锁(F_UNLCK)。如果与另一个进程的锁操作发生冲突,返回 -1并将errno设置为EACCES或


EAGAIN。

F_SETLKW:行为如同F_SETLK,除了不能获取锁时会睡眠等待外。如果在等待的过程中接收到信号,会立即返回并将errno置为EINTR。


F_GETLK:获取文件锁信息。


F_UNLCK:释放文件锁。

为了设置读锁,文件必须以读的方式打开。为了设置写锁,文件必须以写的方式打开。为了设置读写锁,文件必须以读写的方式打开。


八. 信号管理

F_GETOWN, F_SETOWN, F_GETSIG 和 F_SETSIG 被用于IO可获取的信号。


F_GETOWN:获取当前在文件描述词 fd上接收到SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。


F_SETOWN:设置将要在文件描述词fd上接收SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。


F_GETSIG:获取标识输入输出可进行的信号。


F_SETSIG:设置标识输入输出可进行的信号。


使用以上命令,大部分时间程序无须使用select()或poll()即可实现完整的异步I/O。


九. 租约( Leases)

F_SETLEASE 和 F_GETLEASE 被用于当前进程在文件上的租约。文件租约提供当一个进程试图打开或折断文件内容时,拥有文件租约的进程将会被通告的机制。


F_SETLEASE:根据以下符号值设置或者删除文件租约


1.F_RDLCK设置读租约,当文件由另一个进程以写的方式打开或折断内容时,拥有租约的当前进程会被通告。

2.F_WRLCK设置写租约,当文件由另一个进程以读或以写的方式打开或折断内容时,拥有租约的当前进程会被通告。

3.F_UNLCK删除文件租约。


F_GETLEASE:获取租约类型。


十.文件或目录改变通告

(linux 2.4以上)当fd索引的目录或目录中所包含的某一文件发生变化时,将会向进程发出通告。arg参数指定的通告事件有以下,两个或多个值可以通过或运算组合。

1.DN_ACCESS 文件被访问 (read, pread, readv)

2.DN_MODIFY 文件被修改(write, pwrite,writev, truncate, ftruncate)

3.DN_CREATE 文件被建立(open, creat, mknod, mkdir, link, symlink, rename)

4.DN_DELETE 文件被删除(unlink, rmdir)

5.DN_RENAME 文件被重命名(rename)

6.DN_ATTRIB 文件属性被改变(chown, chmod, utime[s])


返回说明:

成功执行时,对于不同的操作,有不同的返回值

F_DUPFD: 新文件描述词

F_GETFD: 标志值

F_GETFL: 标志值

F_GETOWN: 文件描述词属主

F_GETSIG: 读写变得可行时将要发送的通告信号,或者0对于传统的SIGIO行为


对于其它命令返回0。


失败返回-1,errno被设为以下的某个值

EACCES/EAGAIN: 操作不被允许,尚未可行

EBADF: 文件描述词无效

EDEADLK: 探测到可能会发生死锁

EFAULT: 锁操作发生在可访问的地址空间外

EINTR: 操作被信号中断

EINVAL: 参数无效

EMFILE: 进程已超出文件的最大可使用范围

ENOLCK: 锁已被用尽

EPERM:权能不允许


view plaincopy
to clipboardprint?


struct flock {
short l_type; /* 锁类型: F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
short l_whence; /* l_start字段参照点: SEEK_SET(文件头), SEEK_CUR(文件当前位置), SEEK_END(文件尾) */
off_t l_start; /* 相对于l_whence字段的偏移量 */
off_t l_len; /* 需要锁定的长度 */
pid_t l_pid; /* 当前获得文件锁的进程标识(F_GETLK) */
};

struct flock { short l_type; /* 锁类型: F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */ short l_whence; /* l_start字段参照点: SEEK_SET(文件头), SEEK_CUR(文件当前位置), SEEK_END(文件尾) */ off_t l_start; /* 相对于l_whence字段的偏移量 */ off_t
l_len; /* 需要锁定的长度 */ pid_t l_pid; /* 当前获得文件锁的进程标识(F_GETLK) */ };
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