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20070926 linux select
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linux下select 和 poll的用法
select()函数的作用
      系统调用select和poll的后端实现，用这两个系统调用来查询设备是否可读写，或是否处于某种状态。如果poll为空，则驱动设备会被认为即可读又可写，返回值是一个状态掩码
如何使用select()函数?
      select()函数的接口主要是建立在一种叫\’fd_set\’类型的基础上。它(\’fd_set\’) 是一组文件描述符(fd)的集合。由于fd_set类型的长度在不同平台上不同，因此应该用一组标准的宏定义来处理此类变量：

    fd_set set;
    FD_ZERO(&set);       /* 将set清零 */
    FD_SET(fd, &set);    /* 将fd加入set */
    FD_CLR(fd, &set);    /* 将fd从set中清除 */
    FD_ISSET(fd, &set);  /* 如果fd在set中则真　*/
     
在过去，一个fd_set通常只能包含少于等于32个文件描述符，因为fd_set其实只用了一个int的比特矢量来实现，在大多数情况下，检查 fd_set能包括任意值的文件描述符是系统的责任，但确定你的fd_set到底能放多少有时你应该检查/修改宏FD_SETSIZE的值。*这个值是系统相关的*，同时检查你的系统中的select() 的man手册。有一些系统对多于1024个文件描述符的支持有问题。[译者注： Linux就是这样的系统！你会发现sizeof(fd_set)的结果是128(*8 = FD_SETSIZE=1024)　尽管很少你会遇到这种情况。]

select的基本接口十分简单：

    int select(int nfds, fd_set *readset, fd_set *writeset,
               fd_set *exceptset, struct timeval *timeout);
     
其中：

nfds    
     需要检查的文件描述符个数，数值应该比是三组fd_set中最大数
     更大，而不是实际文件描述符的总数。
readset   
     用来检查可读性的一组文件描述符。
writeset
     用来检查可写性的一组文件描述符。
exceptset
     用来检查意外状态的文件描述符。(注：错误并不是意外状态)
timeout
     NULL指针代表无限等待，否则是指向timeval结构的指针，代表最
     长等待时间。(如果其中tv_sec和tv_usec都等于0, 则文件描述符
     的状态不被影响，但函数并不挂起)
     
函数将返回响应操作的对应操作文件描述符的总数，且三组数据均在恰当位置被修改，只有响应操作的那一些没有修改。接着应该用FD_ISSET宏来查找返回的文件描述符组。

这里是一个简单的测试单个文件描述符可读性的例子：

     int isready(int fd)
     &leftsign;
         int rc;
         fd_set fds;
         struct timeval tv;
   
         FD_ZERO(&fds);
         FD_SET(fd,&fds);
        // tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0;
   
 //rc = select(fd+1, &fds, NULL, NULL, &tv);
   rc = select(fd+1, &fds, NULL, NULL, NULL);
         if (rc < 0)
           return -1;
   
         return FD_ISSET(fd,&fds) ? 1 : 0;
     &rightsign;
     
当然如果我们把NULL指针作为fd_set传入的话，这就表示我们对这种操作的发生不感兴趣，但select() 还是会等待直到其发生或者超过等待时间。

[译者注：在Linux中，timeout指的是程序在非sleep状态中度过的时间，而不是实际上过去的时间，这就会引起和非Linux平台移植上的时间不等问题。移植问题还包括在System V风格中select()在函数退出前会把timeout设为未定义的 NULL状态，而在BSD中则不是这样， Linux在这点上遵从System V，因此在重复利用timeout指针问题上也应该注意。]
Linux下select调用的过程:
1.用户层应用程序调用select(),底层调用poll())
2.核心层调用sys_select() ——> do_select()
最终调用文件描述符fd对应的struct file类型变量的struct file_operations *f_op的poll函数。
poll指向的函数返回当前可否读写的信息。
 1)如果当前可读写，返回读写信息。
 2)如果当前不可读写，则阻塞进程，并等待驱动程序唤醒，重新调用poll函数，或超时返回。
3.驱动需要实现poll函数。
当驱动发现有数据可以读写时，通知核心层，核心层重新调用poll指向的函数查询信息。
poll_wait(filp,&wait_q,wait)    // 此处将当前进程加入到等待队列中，但并不阻塞
在中断中使用wake_up_interruptible(&wait_q)唤醒等待队列

nux中select()函数分析
2007-03-01 20:27
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 <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);

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(;;) &leftsign;
FD_ZERO(&fdR);
FD_SET(sockfd, &fdR);
switch (select(sockfd + 1, &fdR, NULL, &timeout)) &leftsign;
case -1:
error handled by u;
case 0:
timeout hanled by u;
default:
if (FD_ISSET(sockfd)) &leftsign;
now u read or recv something;
/* if sockfd is father and
server socket, u can now
accept() */
&rightsign;
&rightsign;
&rightsign;

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.

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