【Linux C | I/O模型】IO复用 | select、pselect函数详解(看完就会用了)

2024-02-01 22:12
文章标签 linux 函数 详解 模型 select 复用 io pselect

本文主要是介绍【Linux C | I/O模型】IO复用 | select、pselect函数详解(看完就会用了)，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！

😁博客主页😁：🚀https://blog.csdn.net/wkd_007🚀
🤑博客内容🤑：🍭嵌入式开发、Linux、C语言、C++、数据结构、音视频🍭
🤣本文内容🤣：🍭介绍select函数 🍭
😎金句分享😎：🍭你不能选择最好的，但最好的会来选择你——泰戈尔🍭
⏰发布时间⏰：2024-02-01 17:19:49

本文未经允许，不得转发！！！

目录

  • 🎄一、概述
  • 🎄二、select 函数介绍
  • 🎄三、select 函数使用步骤
  • 🎄四、select 函数使用例子
  • 🎄五、pselect 函数及例子
  • 🎄六、总结

在这里插入图片描述

🎄一、概述

在Unix / Linux系统中，有五种IO模型：阻塞I/O模型、非阻塞I/O模型、复用式I/O模型、信号驱动式I/O模型、异步I/O模型。其中，复用式I/O模型的实现方式之一就是使用select函数来阻塞等待内核准备好数据，等数据准备好了之后，再通知应用层的进程调用IO操作函数来获取数据。

在这里插入图片描述
下面将介绍select函数以及select函数的使用方法。

在这里插入图片描述

🎄二、select 函数介绍

select 函数原型：

#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

select允许调用进程监视多个文件描述符，等待一个或多个文件描述符的I/O操作(读、写、异常)准备就绪。准备就绪是指该描述符执行相应的I/O操作(读、写、异常)不会等待(阻塞)了，可以直接返回。

参数说明：

  • nfds：填一个描述符数值，该数值等于三个集合(readfds、writefds、exceptfds)中最大文件描述符加1。
    例如：readfds、writefds、exceptfds中最大的描述符是58，则nfsd就填59。
  • readfds：传入传出参数，要监视的进行读取操作的描述符集合；
  • writefds：传入传出参数，要监视的进行写取操作的描述符集合；
  • exceptfds：传入传出参数，要监视的可能出现异常的描述符集合；
  • timeout：该参数指定select函数应阻止等待文件描述符准备就绪的时间间隔。这个参数有三种可能：
    • 1、timeout设置为NULL：一直阻塞等待，直到有描述符准备就绪；
    • 2、timeout设置一定的时间：阻塞等待timeout设置的时间，期间有描述符准备就绪就返回，没有就等到时间结束返回。
    • 3、timeout设置的时间为0：不等待，检查描述符后直接返回。

返回值：成功返回已准备就绪的描述符数，且对应的描述符集会返回已准备就绪的描述符；超时返回0；失败返回-1。

在这里插入图片描述

🎄三、select 函数使用步骤

select函数的使用步骤主要分成4步，前3步是为了调用函数，第4步是检查我们刚兴趣的描述符是否准备就绪：

  • 1、添加感兴趣的描述符到对应的描述符集；
    这个主要针对select函数中间的三个参数，它们都是fd_set类型的，可以使用下面4个宏来操作该类型：

    void FD_CLR(int fd, fd_set *set);	// 从描述符集删除 fd
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);	// 检查描述符集是否包含了 fd
void FD_SET(int fd, fd_set *set);	// 设置 fd 到描述符集
void FD_ZERO(fd_set *set);			// 清空描述符集

  • 2、计算出所添加的所有描述符中最大的描述符，把该描述符加1，设置到select函数的第一个参数；

  • 3、根据需求设置等待时长。

    struct timeval {time_t      tv_sec;     // secondssuseconds_t tv_usec;    // microseconds-微秒
};

  • 4、函数成功返回后，如果有准备就像的描述符，会从设置的描述符集中返回。可以调用宏FD_ISSET来检查哪个描述符准备就像。

在这里插入图片描述

🎄四、select 函数使用例子

下面使用TCP套接字来演示select的使用例子，如果要执行的话，分别保存服务端、客户端代码为select_tcpSer.c、select_tcpCli.c，然后执行下面代码编译：

gcc select_tcpSer.c -o ser 
gcc select_tcpCli.c -o cli

然后先在一个命令行窗口运行服务端./ser，再重新打开一个命令行窗口运行客户端./cli。下面是服务端的运行结果：
在这里插入图片描述

TCP服务端代码如下：使用select阻塞等待可读描述符返回。


#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>int select_wait(int listenFd, int connFd[10], int connNum)
{// 1、添加感兴趣的描述符到可读描述符集fd_set read_set;FD_ZERO(&read_set);FD_SET(listenFd, &read_set);int i = 0;for(i=0; i<connNum; i++){FD_SET(connFd[i], &read_set);}// 2、计算出最大描述符int maxFd = listenFd;for(i=0; i<connNum; i++){if(connFd[i]>maxFd)maxFd = connFd[i];}maxFd++;// 3、设置等待时长2分钟struct timeval timeout;timeout.tv_sec = 2*60;timeout.tv_usec= 0;int ret = select(maxFd, &read_set, NULL, NULL, &timeout);// 阻塞等待if(ret > 0)// 即使有多个fd可读，我们也只返回一个描述符，其他的下次处理{printf("success, Number of descriptors returned is %d\n", ret);if(FD_ISSET(listenFd, &read_set)){return listenFd;}for(i=0; i<connNum; i++){if(FD_ISSET(connFd[i], &read_set)){return connFd[i];}}}else if(ret == 0){printf("select timeout\n");}return -1;
}int del_connfd(int connFds[10], int connNum, int delFd) // 从connFds数组中删除delFd
{int tmpFds[10]={0,};int i = 0, index = 0;;memcpy(tmpFds, connFds, connNum*sizeof(connFds[0]));for(i=0; i<connNum; i++){if(tmpFds[i] != delFd){connFds[index++] = tmpFds[i];}}return index;
}int main()
{// 1、创建TCP套接字socketint sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfd<0){perror("socket error" );return -1;}// 2、准备服务端ip和端口struct sockaddr_in servaddr;bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons (10086);servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 指定ip地址为 INADDR_ANY，这样要是服务器主机有多个网络接口，服务器进程就可以在任一网络接口上接受客户端的连接// 3、绑定 bindif (bind(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){perror("bind error" );return -1;}// 4、监听 listenif(listen(sockfd, 10) != 0){perror("listen error");return -1;}printf("TcpSer sockfd=%d, start listening\n",sockfd);char recvline[256];int connFds[10];int connNum = 0;while(1){int readableFd = select_wait(sockfd, connFds, connNum);if(readableFd == sockfd)// 监听描述符可读，使用accept获取客户端套接字{printf("listenFd %d is alread to read, calling accept\n", sockfd);int connfd = accept(sockfd, NULL, NULL);if(connfd < 0){perror("accept error" );return -1;}connFds[connNum] = connfd;connNum++;}else // 客户端发数据过来，读取打印{int connfd = readableFd;printf("connfd %d is alread to read\n", connfd);int n = read(connfd, recvline, sizeof(recvline));if(n>0){recvline[n] = 0 ;/*null terminate */printf("recv connfd=%d [%s]\n",connfd,recvline);write(connfd, "Hello,I am tcp server", strlen("Hello,I am tcp server"));}printf("close connfd=%d\n",connfd);close(connfd);connNum = del_connfd(connFds, connNum, connfd);}}// 7、关闭close(sockfd);return 0;
}

TCP客户端代码如下，连接服务端后发送数据、读取数据：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>int main()
{// 1、创建TCP套接字socketint sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfd<0){perror("socket error" );return -1;}// 2、准备服务端ip和端口struct sockaddr_in servaddr;bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons (10086);if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr) <= 0) // 设置本机IP为服务端IPperror("inet_pton error");// 3、连接 connectif (connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){perror("connect error");return -1;}// 4、交换数据printf("TcpCli sockfd=%d, send msg\n",sockfd);write(sockfd, "Hello,I am tcp client", strlen("Hello,I am tcp client"));char recvline[256];int n = 0;while ( (n = read (sockfd, recvline, sizeof(recvline))) > 0){recvline[n] = 0 ;/*null terminate */printf("recv[%s]\n",recvline);}if (n < 0)perror("read error" );// 5、关闭printf("close fd %d\n",sockfd);close(sockfd);return 0;
}

在这里插入图片描述

🎄五、pselect 函数及例子

在Linux系统中还有个pselect函数，其函数原型如下：

#include <sys/select.h>
int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,const sigset_t *sigmask);

可以看到，和select基本差不多，但有下面三个区别：

  • 1、select函数使用的timeout参数是struct timeval(以秒和微秒表示)类型的，而pselect函数使用struct timespec(以秒或纳秒表示)。
  • 2、select可以更新timeout参数以指示剩余的时间。pselect的timeout参数声明为const确保其不会更改此参数。
  • 3、pselect可以选择使用的信号屏蔽字。若sigmask为空，那么在与信号有关的方面，pselect的运行状况和select相同。否则，sigmask指向一信号屏蔽字，在调用pselect时，以原子操作的方式安装该信号屏蔽字。在返回时恢复以前的信号屏蔽字。

下面将select函数例子的服务端修改为pselect函数，且屏蔽掉ctrl+c产生的信号，修改后代码如下，客户端还是用前面的客户端即可：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>#include <signal.h>int select_wait(int listenFd, int connFd[10], int connNum)
{// 1、添加感兴趣的描述符到可读描述符集fd_set read_set;FD_ZERO(&read_set);FD_SET(listenFd, &read_set);int i = 0;for(i=0; i<connNum; i++){FD_SET(connFd[i], &read_set);}// 2、计算出最大描述符int maxFd = listenFd;for(i=0; i<connNum; i++){if(connFd[i]>maxFd)maxFd = connFd[i];}maxFd++;// 3、设置等待时长2分钟struct timespec timeout;timeout.tv_sec = 2*60;timeout.tv_nsec= 0;sigset_t sigmask;sigemptyset(&sigmask);sigaddset(&sigmask, SIGINT);  // ctrl + cint ret = pselect(maxFd, &read_set, NULL, NULL, &timeout, &sigmask);// 阻塞等待if(ret > 0)// 即使有多个fd可读，我们也只返回一个描述符，其他的下次处理{printf("success, Number of descriptors returned is %d\n", ret);if(FD_ISSET(listenFd, &read_set)){return listenFd;}for(i=0; i<connNum; i++){if(FD_ISSET(connFd[i], &read_set)){return connFd[i];}}}else if(ret == 0){printf("select timeout\n");}return -1;
}int del_connfd(int connFds[10], int connNum, int delFd) // 从connFds数组中删除delFd
{int tmpFds[10]={0,};int i = 0, index = 0;;memcpy(tmpFds, connFds, connNum*sizeof(connFds[0]));for(i=0; i<connNum; i++){if(tmpFds[i] != delFd){connFds[index++] = tmpFds[i];}}return index;
}int main()
{// 1、创建TCP套接字socketint sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfd<0){perror("socket error" );return -1;}// 2、准备服务端ip和端口struct sockaddr_in servaddr;bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons (10086);servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 指定ip地址为 INADDR_ANY，这样要是服务器主机有多个网络接口，服务器进程就可以在任一网络接口上接受客户端的连接// 3、绑定 bindif (bind(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){perror("bind error" );return -1;}// 4、监听 listenif(listen(sockfd, 10) != 0){perror("listen error");return -1;}printf("TcpSer sockfd=%d, start listening\n",sockfd);char recvline[256];int connFds[10];int connNum = 0;while(1){int readableFd = select_wait(sockfd, connFds, connNum);if(readableFd == sockfd)// 监听描述符可读，使用accept获取客户端套接字{printf("listenFd %d is alread to read, calling accept\n", sockfd);int connfd = accept(sockfd, NULL, NULL);if(connfd < 0){perror("accept error" );return -1;}connFds[connNum] = connfd;connNum++;}else // 客户端发数据过来，读取打印{int connfd = readableFd;printf("connfd %d is alread to read\n", connfd);int n = read(connfd, recvline, sizeof(recvline));if(n>0){recvline[n] = 0 ;/*null terminate */printf("recv connfd=%d [%s]\n",connfd,recvline);write(connfd, "Hello,I am tcp server", strlen("Hello,I am tcp server"));}printf("close connfd=%d\n",connfd);close(connfd);connNum = del_connfd(connFds, connNum, connfd);}}// 7、关闭close(sockfd);return 0;
}

保存为pselect_tcpSer.c，编译运行后，结果如下，

执行完按ctrl+c无法结束进程，可以用kill -9 pid进程号终止该进程，操作如下：

$ ps aux | grep ser
wkd        51448  0.0  0.0   4212  1436 pts/12   S+   17:09   0:00 ./ser
wkd        51451  0.0  0.1  15960  2092 pts/17   S+   17:10   0:00 grep --color=auto ser
$ kill -9 51448

或者等待pselect超时后，会处理ctrl+c的信号的，也就退出了

在这里插入图片描述

🎄六、总结

👉本文先是介绍select函数，然后介绍使用select的步骤，并给出了使用select的C语言例子，最后介绍了pselect函数并给出C语言使用例子。看完有不懂的，可以留意。

在这里插入图片描述
如果文章有帮助的话，点赞👍、收藏⭐，支持一波，谢谢 😁😁😁

这篇关于【Linux C | I/O模型】IO复用 | select、pselect函数详解(看完就会用了)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/668640。

相关文章

HTML5的input标签的`type`属性值详解和代码示例

HTML5的input标签的`type`属性值详解和代码示例

《HTML5的input标签的`type`属性值详解和代码示例》HTML5的`input`标签提供了多种`type`属性值,用于创建不同类型的输入控件,满足用户输入的多样化需求,从文本输入、密码输入、... 目录一、引言二、文本类输入类型2.1 text2.2 password2.3 textarea（严格
阅读更多...
Linux内核定时器使用及说明

Linux内核定时器使用及说明

《Linux内核定时器使用及说明》文章详细介绍了Linux内核定时器的特性、核心数据结构、时间相关转换函数以及操作API,通过示例展示了如何编写和使用定时器,包括按键消抖的应用... 目录1.linux内核定时器特征2.Linux内核定时器核心数据结构3.Linux内核时间相关转换函数4.Linux内核定时
阅读更多...
C++ move 的作用详解及陷阱最佳实践

C++ move 的作用详解及陷阱最佳实践

《C++move的作用详解及陷阱最佳实践》文章详细介绍了C++中的`std::move`函数的作用,包括为什么需要它、它的本质、典型使用场景、以及一些常见陷阱和最佳实践,感兴趣的朋友跟随小编一起看... 目录C++ move 的作用详解一、一句话总结二、为什么需要 move？C++98/03 的痛点⚡C++
阅读更多...
MySQL中between and的基本用法、范围查询示例详解

MySQL中between and的基本用法、范围查询示例详解

《MySQL中betweenand的基本用法、范围查询示例详解》BETWEENAND操作符在MySQL中用于选择在两个值之间的数据,包括边界值,它支持数值和日期类型,示例展示了如何使用BETWEEN... 目录一、between and语法二、使用示例2.1、betwphpeen and数值查询2.2、be
阅读更多...
Linux镜像文件制作方式

Linux镜像文件制作方式

《Linux镜像文件制作方式》本文介绍了Linux镜像文件制作的过程,包括确定磁盘空间布局、制作空白镜像文件、分区与格式化、复制引导分区和其他分区... 目录1.确定磁盘空间布局2.制作空白镜像文件3.分区与格式化1) 分区2) 格式化4.复制引导分区5.复制其它分区1) 挂载2) 复制bootfs分区3)
阅读更多...
python中的flask_sqlalchemy的使用及示例详解

python中的flask_sqlalchemy的使用及示例详解

《python中的flask_sqlalchemy的使用及示例详解》文章主要介绍了在使用SQLAlchemy创建模型实例时,通过元类动态创建实例的方式,并说明了如何在实例化时执行__init__方法,... 目录@orm.reconstructorSQLAlchemy的回滚关联其他模型数据库基本操作将数据添
阅读更多...
Java中ArrayList与顺序表示例详解

Java中ArrayList与顺序表示例详解

《Java中ArrayList与顺序表示例详解》顺序表是在计算机内存中以数组的形式保存的线性表,是指用一组地址连续的存储单元依次存储数据元素的线性结构,：本文主要介绍Java中ArrayList与... 目录前言一、Java集合框架核心接口与分类ArrayList二、顺序表数据结构中的顺序表三、常用代码手动
阅读更多...
JAVA线程的周期及调度机制详解

JAVA线程的周期及调度机制详解

《JAVA线程的周期及调度机制详解》Java线程的生命周期包括NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING和TERMINATED,线程调度依赖操作系统,采用抢占... 目录Java线程的生命周期线程状态转换示例代码JAVA线程调度机制优先级设置示例注意事项JAVA线程
阅读更多...
详解C++ 存储二进制数据容器的几种方法

详解C++ 存储二进制数据容器的几种方法

《详解C++存储二进制数据容器的几种方法》本文主要介绍了详解C++存储二进制数据容器,包括std::vector、std::array、std::string、std::bitset和std::ve... 目录1.std::vector<uint8_t>（最常用）特点：适用场景：示例：2.std::arra
阅读更多...
C++构造函数中explicit详解

C++构造函数中explicit详解

《C++构造函数中explicit详解》explicit关键字用于修饰单参数构造函数或可以看作单参数的构造函数,阻止编译器进行隐式类型转换或拷贝初始化,本文就来介绍explicit的使用,感兴趣的可以... 目录1. 什么是explicit2. 隐式转换的问题3.explicit的使用示例基本用法多参数构造
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2