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一，什么是I/O多路復(fù)用?
所謂的I/O多路復(fù)用在英文中其實(shí)叫 I/O multiplexing. 就是單個(gè)線程，通過記錄跟蹤每個(gè)I/O流(sock)的狀態(tài)，來同時(shí)管理多個(gè)I/O流 。)?
I/O multiplexing 這里面的 multiplexing 指的其實(shí)是在單個(gè)線程通過記錄跟蹤每一個(gè)Sock(I/O流)的狀態(tài)(對(duì)應(yīng)空管塔里面的Fight progress strip槽)來同時(shí)管理多個(gè)I/O流. 發(fā)明它的原因，是盡量多的提高服務(wù)器的吞吐量?
如圖?
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二，多路復(fù)用的方式很多今天說一下select原理：?
select函數(shù)會(huì)等待，直到描述符句柄中有可用資源（可讀、可寫、異常）時(shí)返回，返回值是可用資源（可讀/可寫/異常等）描述符的個(gè)數(shù)(>0),0代表超時(shí)，-1代表錯(cuò)誤。具體到內(nèi)核大致是：當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用select() 函數(shù), 內(nèi)核就會(huì)相應(yīng)調(diào)用 poll_wait()， 把當(dāng)前進(jìn)程添加到相應(yīng)設(shè)備的等待隊(duì)列上，然后將該應(yīng)用程序進(jìn)程設(shè)置為睡眠狀態(tài)。直到該設(shè)備上的數(shù)據(jù)可以獲取，然后調(diào)用wake_up()喚醒該應(yīng)用程序進(jìn)程。select每次輪訓(xùn)都會(huì)遍歷所有描述符句柄。?
使用select模型的路徑圖如下?
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三，函數(shù)?
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,?
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);?
nfds: 監(jiān)控的文件描述符集里最大文件描述符加1,因?yàn)榇藚?shù)會(huì)告訴內(nèi)核檢測(cè)前多少個(gè)文件描述符的狀態(tài)?
readfds:監(jiān)控有讀數(shù)據(jù)到達(dá)文件描述符集合,傳入傳出參數(shù)?
writefds:監(jiān)控寫數(shù)據(jù)到達(dá)文件描述符集合,傳入傳出參數(shù)?
exceptfds:監(jiān)控異常發(fā)生達(dá)文件描述符集合,如帶外數(shù)據(jù)到達(dá)異常,傳入傳出參數(shù)?
timeout:定時(shí)阻塞監(jiān)控時(shí)間,3種情況?
1.NULL,永遠(yuǎn)等下去?
2.設(shè)置timeval,等待固定時(shí)間?
3.設(shè)置timeval里時(shí)間均為0,檢查描述字后立即返回,輪詢?
struct timeval {?
long tv_sec; /* seconds */?
long tv_usec; /* microseconds */?
};?
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); 把文件描述符集合里fd清0?
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); 測(cè)試文件描述符集合里fd是否置1?
void FD_SET(int fd, fd_set *set); 把文件描述符集合里fd位置1?
void FD_ZERO(fd_set *set); 把文件描述符集合里所有位清0

select函數(shù)執(zhí)行結(jié)果：執(zhí)行成功則返回文件描述詞狀態(tài)已改變的個(gè)數(shù)，如果返回0代表在描述詞狀態(tài)改變前已超過timeout時(shí)間，沒有返回；當(dāng)有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)則返回-1，錯(cuò)誤原因存于errno，此時(shí)參數(shù)readfds，writefds，exceptfds和timeout的值變成不可預(yù)測(cè)。錯(cuò)誤?
值可能為：?
EBADF 文件描述詞為無效的或該文件已關(guān)閉?
EINTR 此調(diào)用被信號(hào)所中斷?
EINVAL 參數(shù)n 為負(fù)值。?
ENOMEM 核心內(nèi)存不足?
要想理解好select模型就要理解好fd_set,為說明方便，取fd_set長(zhǎng)度為1字節(jié)，fd_set中的每一bit可以對(duì)應(yīng)一個(gè)文件描述符fd。則1字節(jié)長(zhǎng)的fd_set最大可以對(duì)應(yīng)8個(gè)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)?001,0000(第5位置為1)?
（3）若再加入fd＝2，fd=1,則set變?yōu)?001,0011?
（4）執(zhí)行select(6,&set,0,0,0)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(shí)set變?yōu)?000,0011。注意：沒有事件發(fā)生的fd=5被清空。?
基于上面的討論，可以輕松得出select模型的特點(diǎn)：?
（1)可監(jiān)控的文件描述符個(gè)數(shù)取決與sizeof(fd_set)的值。我這邊服務(wù)器上sizeof(fd_set)＝128，每bit表示一個(gè)文件描述符，則我服務(wù)器上支持的最大文件描述符是128*8=1024。?
（2）將fd加入select監(jiān)控集的同時(shí)，還要再使用一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)array保存放到select監(jiān)控集中的fd，一是用于再select返回后，array作為源數(shù)據(jù)和fd_set進(jìn)行FD_ISSET判斷。二是select返回后會(huì)把以前加入的但并無事件發(fā)生的fd清空，則每次開始 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(shí)取得fd最大值maxfd，用于select的第一個(gè)參數(shù)。?
（3）可見select模型必須在select前循環(huán)array（加fd，取maxfd），select返回后循環(huán)array（FD_ISSET判斷是否有時(shí)間發(fā)生）。

四，優(yōu)缺點(diǎn)?
1，簡(jiǎn)單，可以在多種系統(tǒng)上使用?
2，select能監(jiān)聽的文件描述符個(gè)數(shù)受限于FD_SETSIZE,一般為1024,單純改變進(jìn)程打開?
的文件描述符個(gè)數(shù)并不能改變select監(jiān)聽文件個(gè)數(shù)?
3，解決1024以下客戶端時(shí)使用select是很合適的,但如果鏈接客戶端過多,select采用的是輪詢模型,會(huì)大大降低服務(wù)器響應(yīng)效率,不應(yīng)在select上投入更多精力?
五 案例?
server

#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h> #include<ctype.h>#define MAXLINE 80 #define SERV_PORT 8000int main(int atgc,char*argv[]) {int i,maxi,maxfd,listenfd,connfd,sockfd;int nready,client[FD_SETSIZE];ssize_t n;fd_set rset,allset;char buf[MAXLINE];char str[INET_ADDRSTRLEN];socklen_t cliaddr_len;struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));listen(listenfd,20);maxfd = listenfd;maxi = -1;for(i =0;i<FD_SETSIZE;i++){client[i] = -1;}FD_ZERO(&allset);FD_SET(listenfd,&allset);for(;;){rset = allset;nready = select(maxfd+1,&rset,NULL,NULL,NULL);if(nready < 0){printf("select error \n");exit(1);}if(FD_ISSET(listenfd,&rset)){cliaddr_len = sizeof(cliaddr);connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&cliaddr_len);printf("received from %s at PORT %d \n",inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,str,sizeof(str)),ntohs(cliaddr.sin_port));for(i=0;i<FD_SETSIZE;i++)if(client[i]<0){client[i]=connfd;break;}if(i==FD_SETSIZE){printf("too many clients\n");exit(1);}FD_SET(connfd,&allset);if(connfd>maxfd)maxfd = connfd;if(i>maxi)maxi = i;if(--nready==0)continue;}for(i=0;i<=maxi;i++){if((sockfd = client[i])<0)continue;if(FD_ISSET(sockfd,&rset)){if((n=read(sockfd,buf,MAXLINE))==0){close(sockfd);FD_CLR(sockfd,&allset);client[i]=-1;}else{int j;for(j=0;j<n;j++)buf[j]=toupper(buf[j]);write(sockfd,buf,n);}if(--nready ==0)break;}}}close(listenfd);return 0; }

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client

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<netinet/in.h> #include<string.h> #define MAXLINE 80 #define SERV_PORT 8000int main(int argc,char *argv[]) {struct sockaddr_in servaddr;char buf[MAXLINE];int sockfd,n;sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;inet_pton(AF_INET,"192.168.1.103",&servaddr.sin_addr);servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));while(fgets(buf,MAXLINE,stdin)!=NULL){write(sockfd,buf,strlen(buf));n = read(sockfd,buf,MAXLINE);if (n==0){printf("the other ha closed\n");break;}elsewrite(STDOUT_FILENO,buf,n);}close(sockfd);return 0; }

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux下的I/O多路复用select，poll，epoll浅析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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