网络编程0x05 select函数

2023-12-09 21:52
文章标签 函数 编程 网络 select 0x05

本文主要是介绍网络编程0x05 select函数，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

    • 事件分类
      • 读事件就绪
      • 写事件就绪
      • 异常事件就绪
    • 接口API
    • select示例
    • nc安装和使用
      • nc安装
      • nc常用命令
    • select函数使用注释事项

select函数的作用是检测一组socket中某个或者某几个是否有"事件"就绪。

事件分类

读事件就绪

  • socket内核中，接收缓冲区中的子节数大于等于低水位标记SO_RCVLOWAT, 此时调用recv或者read函数可以无阻塞的读该描述符，并且返回值大于0
  • TCP对端关闭连接，此时调用recv或read函数对socket进行读，返回值为0
  • 监听fd上有新连接请求
  • socket上有未处理的错误

写事件就绪

  • socket内核中，发送缓冲区中的可用字节数(发送缓冲区的空闲位置)大于等于低水位标记SO_SNDLOWAT, 此时可以无阻塞的写，并且返回值大于0
  • socket的写操作被关闭(调用了close或者shutdown函数)，对于一个写操作被关闭的socket进行写操作，会触发SIGPIPE信号
  • socket有非阻塞的connect连接成功或者失败之后

异常事件就绪

  • socket上收到带外数据

接口API

/* According to POSIX.1-2001 */
#include <sys/select.h>/* According to earlier standards */
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
void FD_ZERO(fd_set *set);

select参数说明：

  • nfds: 所有需要使用select函数监听fd中最大fd值加1
  • readfds: 需要监听可读事件的fd集合
  • writefds: 需要监听可写事件的fd集合
  • exceptfds: 需要监听异常事件的fd集合
  • timeout: 超时时间，即在这个参数设定的时间内检测这些fd事件，超过这个时间后select函数将立即返回。

相关结构体：

timeout超时时间的结构体为struct timeval：

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

select函数超时总时间是timeout->tv_sec和timeout->tv_usec之后，前者单位是秒，后者单位是微秒

readfds/writefds/exceptfds的类型都是fd_set。其结构如下：

//  sys/select.h /* The fd_set member is required to be an array of longs.  */
typedef long int __fd_mask;/* Some versions of <linux/posix_types.h> define this macros.  */
#undef	__NFDBITS
/* It's easier to assume 8-bit bytes than to get CHAR_BIT.  */
#define __NFDBITS	(8 * (int) sizeof (__fd_mask))    // 64
#define	__FD_ELT(d)	((d) / __NFDBITS)
#define	__FD_MASK(d)	((__fd_mask) 1 << ((d) % __NFDBITS))/* fd_set for select and pselect.  */
typedef struct{/* XPG4.2 requires this member name.  Otherwise avoid the namefrom 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];  // 1024/64 = 16
# define __FDS_BITS(set) ((set)->__fds_bits)
#endif} fd_set;/* Maximum number of file descriptors in `fd_set'.  */
#define	FD_SETSIZE		__FD_SETSIZE    // 1024/* Access macros for `fd_set'.  */
#define	FD_SET(fd, fdsetp)	__FD_SET (fd, fdsetp)
#define	FD_CLR(fd, fdsetp)	__FD_CLR (fd, fdsetp)
#define	FD_ISSET(fd, fdsetp)	__FD_ISSET (fd, fdsetp)
#define	FD_ZERO(fdsetp)		__FD_ZERO (fdsetp)extern int select (int __nfds, fd_set *__restrict __readfds,fd_set *__restrict __writefds,fd_set *__restrict __exceptfds,struct timeval *__restrict __timeout);/* We don't use `memset' because this would require a prototype andthe array isn't too big.  */
#define __FD_ZERO(s) \do {									      \unsigned int __i;							      \fd_set *__arr = (s);						      \for (__i = 0; __i < sizeof (fd_set) / sizeof (__fd_mask); ++__i)	      \__FDS_BITS (__arr)[__i] = 0;					      \} while (0)
#define __FD_SET(d, s) \((void) (__FDS_BITS (s)[__FD_ELT(d)] |= __FD_MASK(d)))
#define __FD_CLR(d, s) \((void) (__FDS_BITS (s)[__FD_ELT(d)] &= ~__FD_MASK(d)))
#define __FD_ISSET(d, s) \((__FDS_BITS (s)[__FD_ELT (d)] & __FD_MASK (d)) != 0)
  • FD_SET(fd, fdsetp)宏 将一个fd添加到fdsetp这个集合中
  • FD_CLR(fd, fdsetp)宏 从fdsetp集合中删除一个fd
  • FD_ISSET(fd, fdsetp)宏 检测对应位置上是否置1
  • FD_ZERO(fdsetp)宏 将fdsetp中所有fd都清除掉

select示例

/*** @brief select示例*/ 
#include <sys/select.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>#include <iostream>
#include <vector>
#include <mutex>std::mutex g_mutex;#ifndef LOG_MSG
#define LOG_MSG(x)  do {                                            \std::lock_guard<std::mutex> locker(g_mutex);\std::cout << x << std::endl;                \} while(0)
#endif //LOG_MSGconstexpr int32_t kInvalidFd = -1;int main(int argc, char *argv[])
{if (argc < 3){LOG_MSG("Usage: ");LOG_MSG("          " << argv[0] << " $port $ip");return -1;}// 创建监听套接字int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (listenfd < 0){LOG_MSG("create socket fail");return -1;}// init server addrsockaddr_in bindaddr;bindaddr.sin_family = AF_INET;bindaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[2]);      // htonl(INADDR_ANY);bindaddr.sin_port= htons(::atoi(argv[1]));if(bind(listenfd,(struct sockaddr*) &bindaddr, sizeof(bindaddr)) == -1){LOG_MSG("bind error");close(listenfd);return -1;}// start listenif(listen(listenfd, SOMAXCONN) == -1){LOG_MSG("listen error");close(listenfd);return -1;}std::vector<int> clientfds;char recvbuf[256];int maxfd = listenfd;do{fd_set readset;FD_ZERO(&readset);  FD_SET(listenfd, &readset);for (auto& item : clientfds){if (item != kInvalidFd){FD_SET(item, &readset);}}timeval tm;tm.tv_sec = 1;tm.tv_usec = 0;const auto ret = select(maxfd + 1, &readset, nullptr, nullptr, &tm);if (ret < 0){if (errno != EINTR)break;}else if (ret == 0){// timeoutcontinue;}else{if (FD_ISSET(listenfd, &readset)){// 检查监听fd上是否有读事件struct sockaddr_in clientaddr;socklen_t client_len = sizeof(clientaddr);int clientfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &client_len);if (clientfd < 0){// 连接出错，退出break;}LOG_MSG("accept a client connection, fd " << clientfd << " : " << inet_ntoa(clientaddr.sin_addr));clientfds.emplace_back(clientfd);if (clientfd > maxfd)maxfd = clientfd;}else{for (auto& clifd : clientfds){if (clifd != kInvalidFd && FD_ISSET(clifd, &readset)){memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));int length = recv(clifd, recvbuf, 256, 0);if (length <= 0 && errno != EINTR){LOG_MSG("recv data error, clienfd: " << clifd);close(clifd);clifd = kInvalidFd;continue;}LOG_MSG("clientfd: " << clifd << ", recv data: " << recvbuf);}}}}} while (true);for (const auto& clifd : clientfds){if (clifd != kInvalidFd){close(clifd);}}close(listenfd);return 0;
}

程序执行后输出结果如下：

# 启动服务端
➜  build ./test_select 8899 127.0.0.1
accept a client connection, fd 4 : 127.0.0.1
clientfd: 4, recv data: 33312222clientfd: 4, recv data: 455533322332clientfd: 4, recv data: 4444recv data error, clienfd: 4
# 启动客户端
➜  ~ nc -v 127.0.0.1 8899
Ncat: Version 7.50 ( https://nmap.org/ncat )
Ncat: Connected to 127.0.0.1:8899.
33312222
455533322332
4444

由于nc发送的数据是按换行符来区分的，每个数据包默认的换行符以\n结束，所以服务端收到数据后，显示出来的数据每一行下面都一个空白行。

nc安装和使用

nc安装

在CentOS上，可以使用以下命令安装nc：

yum update  
yum install nc

nc常用命令

  1. 打开一个终端并启动nc监听器：nc -lnvp <端口号>
# 监听端口号为1234的端口
nc -lnvp 1234
  1. 在另一个终端中，输入以下命令以连接到nc监听器：nc <IP地址> <端口号>
# 连接到IP地址为192.168.1.100的计算机上的端口号为1234
nc 192.168.1.100 1234

select函数使用注释事项

  1. select函数调用前后会修改readfds/writefds/exceptfds这3个集合中的内容，所以下次调用select复用这个变量，需要再次调用FD_ZERO将集合清理，然后调用FD_SET将需要检测的事件fd再次添加进去。
  2. select函数也会修改timeval结构体的值，如果我们需要复用这个变量，需要给timeval变量重新设置值。
  3. select函数的timeval结构体的tv_sec和tv_usec这个两个值设置为0, 即检测事件设置超时时间为0. 其行为是select会检测相关集合中的fd, 如果没有就绪的事件，则立即返回。

这篇关于网络编程0x05 select函数的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/475207。

相关文章

Linux高并发场景下的网络参数调优实战指南

Linux高并发场景下的网络参数调优实战指南

《Linux高并发场景下的网络参数调优实战指南》在高并发网络服务场景中,Linux内核的默认网络参数往往无法满足需求,导致性能瓶颈、连接超时甚至服务崩溃,本文基于真实案例分析,从参数解读、问题诊断到优... 目录一、问题背景：当并发连接遇上性能瓶颈1.1 案例环境1.2 初始参数分析二、深度诊断：连接状态与
阅读更多...
Python 异步编程 asyncio简介及基本用法

Python 异步编程 asyncio简介及基本用法

《Python异步编程asyncio简介及基本用法》asyncio是Python的一个库,用于编写并发代码,使用协程、任务和Futures来处理I/O密集型和高延迟操作,本文给大家介绍Python... 目录1、asyncio是什么IO密集型任务特征2、怎么用1、基本用法2、关键字 async1、async
阅读更多...
Kotlin运算符重载函数及作用场景

Kotlin运算符重载函数及作用场景

《Kotlin运算符重载函数及作用场景》在Kotlin里,运算符重载函数允许为自定义类型重新定义现有的运算符(如+-…)行为,从而让自定义类型能像内置类型那样使用运算符,本文给大家介绍Kotlin运算... 目录基本语法作用场景类对象数据类型接口注意事项在 Kotlin 里，运算符重载函数允许为自定义类型重
阅读更多...
Pandas中统计汇总可视化函数plot()的使用

Pandas中统计汇总可视化函数plot()的使用

《Pandas中统计汇总可视化函数plot()的使用》Pandas提供了许多强大的数据处理和分析功能,其中plot()函数就是其可视化功能的一个重要组成部分,本文主要介绍了Pandas中统计汇总可视化... 目录一、plot()函数简介二、plot()函数的基本用法三、plot()函数的参数详解四、使用pl
阅读更多...
Java并发编程之如何优雅关闭钩子Shutdown Hook

Java并发编程之如何优雅关闭钩子Shutdown Hook

《Java并发编程之如何优雅关闭钩子ShutdownHook》这篇文章主要为大家详细介绍了Java如何实现优雅关闭钩子ShutdownHook,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起... 目录关闭钩子简介关闭钩子应用场景数据库连接实战演示使用关闭钩子的注意事项开源框架中的关闭钩子机制1.
阅读更多...
Qt实现网络数据解析的方法总结

Qt实现网络数据解析的方法总结

《Qt实现网络数据解析的方法总结》在Qt中解析网络数据通常涉及接收原始字节流,并将其转换为有意义的应用层数据,这篇文章为大家介绍了详细步骤和示例,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录1. 网络数据接收2. 缓冲区管理（处理粘包/拆包）3. 常见数据格式解析3.1 jsON解析3.2 XML解析3.3 自定义
阅读更多...
Python的time模块一些常用功能(各种与时间相关的函数)

Python的time模块一些常用功能(各种与时间相关的函数)

《Python的time模块一些常用功能(各种与时间相关的函数)》Python的time模块提供了各种与时间相关的函数,包括获取当前时间、处理时间间隔、执行时间测量等,：本文主要介绍Python的... 目录1. 获取当前时间2. 时间格式化3. 延时执行4. 时间戳运算5. 计算代码执行时间6. 转换为指
阅读更多...
Python正则表达式语法及re模块中的常用函数详解

Python正则表达式语法及re模块中的常用函数详解

《Python正则表达式语法及re模块中的常用函数详解》这篇文章主要给大家介绍了关于Python正则表达式语法及re模块中常用函数的相关资料,正则表达式是一种强大的字符串处理工具,可以用于匹配、切分、... 目录概念、作用和步骤语法re模块中的常用函数总结 概念、作用和步骤概念： 本身也是一个字符串，其中
阅读更多...
shell编程之函数与数组的使用详解

shell编程之函数与数组的使用详解

《shell编程之函数与数组的使用详解》：本文主要介绍shell编程之函数与数组的使用,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录shell函数函数的用法俩个数求和系统资源监控并报警函数函数变量的作用范围函数的参数递归函数shell数组获取数组的长度读取某下的
阅读更多...
MySQL高级查询之JOIN、子查询、窗口函数实际案例

MySQL高级查询之JOIN、子查询、窗口函数实际案例

《MySQL高级查询之JOIN、子查询、窗口函数实际案例》：本文主要介绍MySQL高级查询之JOIN、子查询、窗口函数实际案例的相关资料,JOIN用于多表关联查询,子查询用于数据筛选和过滤,窗口函... 目录前言1. JOIN（连接查询）1.1 内连接（INNER JOIN）1.2 左连接（LEFT JOI
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2