下面是关于高级IO我总结的一篇文章： https://blog.csdn.net/qq_37941471/article/details/80952057 可以了解一下 五种IO模型 以及 它们之间的关系；当然还有IO多路转接的其他实现方式：poll epoll 以及三者之间的对比
select
一 . IO多路转接的作用—提高效率：
在数据通信过程中，分为两部分：
1. 是等待数据到达内核；
2. 是将数据从内核拷贝到用户区。
而往往在实际应用中，等待的时间往往比拷贝的时间多，所以我们如果想要提高效率；
必然就是要将等的时间减少（在一定的时间内，减少等待的比重）
1. 这个时候，IO多路转接就是解决这个问题的：一次监视多个文件描述符
在IO多路转接中，由于一次等待多个文件描述符，
在单位时内就绪事件发生的概率就越大，所以等的比重就会越小。
2. 而这里我们会有一个问题：监视的文件描述符返回条件是什么？
答: 1. 监视的文件描述符都有自己要关注的事件（读/写/异常事件
2. 返回条件就是：我们所监视（关心）的文件描述符的事件至少一个已经就绪
3. IO多路转接的实现方式：
1. select
2. poll
3. epoll等
当然还有好多，我们也可以说这三个都是：就绪事件通知机制
具体下面我们来讲一下select:
二. select函数：
1. select的函数原型
int select(
int nfds, fd_set
*readfds, fd_set
*writefds,\
fd_set
*exceptfds, struct timeval
*timeout);
2. 参数说明：
1. nfds ：表示的是等待的文件描述符中的最大的那个
+1；
用于限定操作系统遍历的区间（只关心的那部分，其他的就不会去遍历，减少了开销）
2. fd_set：该结构实际是一个位图；
因为文件描述符其实是数组下标，也就是从
0开始的整数；
所以对于位图的每一个比特位表示的是一个文件描述符的状态；
如果是
1表示关心该文件描述符上的事件，是
0，表示不关心该文件描述符上的事件。
而具体关心文件描述符上的什么事件，则由中间三个参数决定。
3. readfds ：表示的是需要等待的读事件的文件描述符集；
4. writefds ：表示的是需要等待的写事件的文件描述符集；
5. exceptfds ：表示的是需要等待的异常事件的文件描述符集；
注意：以上三个位图参数都是输入输出型参数 ：
1.作为输入参数：告诉系统我要关心的文件描述符的哪些事件
2.作为输出参数：关心的文件描述符中哪些事件就绪
6. timeout：用于设置
select阻塞等待的时间。
取值如下：
1. NULL：表示
select阻塞等待，关心的多个文件描述符上没有时间发生时，
进程会一直阻塞在
select的函数调用处。
如果至少有一个文件描述符上有事件发生，则
select返回。
eg:
select(max_fd
+1,
&rfds,
NULL,
NULL,
NULL)
2. 0：表示
select非阻塞等待，只是用于检测等待事件的状态。
当调用该函数时，不管有无事件发生，该函数都会立即返回，
进程不会挂起等待事件的发生。
eg :
struct timeval timeout
= {
0,
0};
select(max_fd
+1,
&rfds,
NULL,
NULL,
&timeout)
3.特定的时间值：表示
select只会阻塞等待一定的时间；
在该时间段内，如果有事件发生，则
select返回，进程结束阻塞。
如果达到规定的时间，还没有事件发生，此时
select将会超时返回。
eg :
struct timeval timeout
= {
5,
0};
select(max_fd
+1,
&rfds,
NULL,
NULL,
&timeout)
timeval的结构如下：
struct timeval {
long tv_sec;
long tv_usec;
};
3. 返回值的含义：
1. > 0 :满足就绪条件的事件个数
2. 0 : 在规定的时间内没有事件发生(超出timeout设置的时间)
3. -1 ：错误
原因由errno标识；此时中间三个参数的值变得不可预测。
4. select模型—理解select的执行过程
*** 关键在于理解fd_set
假设fd_set长度为1字节，即8个bit位，一个bit位可以表示一个文件描述符；
则1字节长的fd_set最大可以对应8个文件描述符(fd)
步骤：
（1）执行fd_set
set; FD_ZERO(&
set);则
set用位表示是0000,0000。
（2）若fd＝5,执行FD_SET(fd,&set);后
set变为0001,0000(第5位置为1)
（3）若再加入fd＝2，fd=1,则set变为0001,0011
（4）执⾏行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
（5）若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。
注意：没有事件发生的fd=5被清空
1. 所以，在select之前需要将关心的文件描述符集合保存起来。这样便可设置下一次需要关心的
文件描述符集，同时select返回时也可由此判断哪些文件描述符上的事件就绪了。这里，可以
提供一个数组fdArray[]来保存关心的文件描述符。将文件描述符作为数组元素保存在数组中。
也就是说，fdArray[]数组来表示连接的客户端，该数组大小表示最多可以连接的数量
int fdArray[sizeof(fd_set)*8];//第三方数组
sizeof(fd_set)*8 就是最多能够连接的数量
2. fd_set：该结构实际是一个位图；
因为文件描述符其实是数组下标，也就是从0开始的整数；
所以对于位图的每一个比特位表示的是一个文件描述符的状态；
如果是1表示关心该文件描述符上的事件，是0，表示不关心该文件描述符上的事件。
5. socket就绪条件：
一. 读就绪：
1. 当对内核中的数据进行读取时，如果接收缓冲区中的字节数，大于等于低水位
SO_RCVLOWAT，此时就说明读就绪，在对该文件描述符调用
read等进行读取时，
不会阻塞，且返回值大于
0；
2. 在TCP通信中，如果服务器的
socket上有新的连接到达时，客户端会发送SYN数据包
给服务器，说明读就绪。此时在调用
accept接收新连接时，不会阻塞。
而且会返回新的文件描述符与客户端进行通信；
3. TCP通信中，如果对端关闭连接，此时会发送FIN数据包。也说明读就绪，
此时在调用
read对文件描述符进行读取时，会返回
0；
4. 当
socket上有未处理的错误时，也说明读就绪，
在对文件描述符进行
read读取时，会返回-
1；
二. 写就绪：
1. 在
socket内核中，如果发送缓冲区中的可用字节数大于等于低水位
标记SO_SNDLOWAT时，说明写就绪，此时调用
write进行写操作时，
不会阻塞，且返回值大于
0；
2. 当一方要进行写操作（即关心的是写事件），而对端将文件描述符关闭，
此时写就绪。调用
write时会触发SIGPIPE信号；
3. 当
socket使用非阻塞
connect连接成功或失败之后，写就绪；
4. 当
socket上有未读取的错误时，写就绪，此时
write进行写时，会返回-
1；
三. 异常就绪：当
socket上收到带外数据时，异常事件就绪。
6. select的优缺点：
优点 ：
1. 不需要fork或者pthread_create就可以实现一对多的通信，简化了进程线程的使用
也就是没有多进程和多线程的一些缺点
2. 同时等待多个文件描述符，效率相对较高
缺点 ：
1. 代码编写复杂，维护起来较麻烦
2. 每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，
在fd很多的情况下，循环次数多；开销大
3. 每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，开销比较大
4. 能够接收的文件描述符有上限
select支持的文件描述符数量过小，默认是1024
实现 select版本的TCP服务器：
Makefile ：
.PHONY:select_server clean
select_server:select_server
.c
gcc -o $@ $^
clean:
rm -rf select_server
select_server.c ：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int fdArray[
sizeof(fd_set)*
8];
int startup(
int port )
{
int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,
0);
if( sock <
0 )
{
perror(
"socket fail...\n");
exit(
2);
}
int opt =
1;
setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,
sizeof(opt));
struct sockaddr_in local;
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
local.sin_port = htons(port);
if( bind(sock,(
struct sockaddr *)&local,
sizeof(local)) <
0 )
{
perror(
"bind fail...\n");
exit(
3);
}
if( listen(sock,
5) <
0 )
{
perror(
"listen fail...\n");
exit(
4);
}
return sock;
}
int main(
int argc,
char* argv[] )
{
if( argc !=
2 )
{
printf(
"Usage:%s port\n ",argv[
0]);
return 1;
}
int listen_sock = startup(atoi(argv[
1]));
fdArray[
0] = listen_sock ;
int num =
sizeof(fdArray)/
sizeof(fdArray[
0]);
printf(
"%d\n",num);
int i =
1;
for( ; i < num; i++ )
{
fdArray[i] = -
1;
}
while(
1)
{
fd_set rfds;
FD_ZERO(&rfds);
int max_fd = fdArray[
0];
int i =
0;
for( ; i < num; i++ )
{
if( fdArray[i] >=
0 )
{
FD_SET(fdArray[i],&rfds);
if( fdArray[i] > max_fd )
{
max_fd = fdArray[i];
}
}
}
struct timeval timeout = {
5,
0};
switch( select(max_fd+
1,&rfds,NULL,NULL,&timeout) )
{
case 0:
printf(
"timeout...\n");
case -
1:
printf(
"select fail...\n");
default:
{
int i =
0;
for( ;i < num; i++ )
{
if( fdArray[i] == -
1 )
{
continue;
}
if( fdArray[i] == listen_sock && FD_ISSET( fdArray[i],&rfds ) )
{
struct sockaddr_in client;
socklen_t len =
sizeof(client);
int new_sock = accept(listen_sock,(
struct sockaddr *)&client,&len);
if(new_sock <
0)
{
perror(
"accept fail...\n ");
continue;
}
int i =
0;
for( ; i < num; i++ )
{
if( fdArray[i] == -
1 )
break;
}
if( i < num )
{
fdArray[i] = new_sock;
}
else
{
close(new_sock);
}
printf(
"get a new link!,[%s:%d]\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));
continue;
}
if( FD_ISSET( fdArray[i],&rfds ) )
{
char buf[
1024];
ssize_t s = read(fdArray[i],buf,
sizeof(buf)-
1);
if( s <
0 )
{
printf(
"read fail...\n");
close(fdArray[i]);
fdArray[i] = -
1;
}
else if( s ==
0 )
{
printf(
"client quit...\n");
close(fdArray[i]);
fdArray[i] = -
1;
}
else
{
buf[s] =
0;
printf(
"client# %s\n",buf);
}
}
}
}
break;
}
}
return 0;
}
测试代码 ：
这里我们用telnet客户端程序来测试，同样的我们也可以写一个自己的客户端程序，同TCP客户端程序；下面是我的TCP程序代码，可以参考： https://blog.csdn.net/qq_37941471/article/details/80738319 另外如果telnet还没有安装，没有用过的可以看一下这篇文章： 终端下telnet的安装及其应用：https://blog.csdn.net/qq_37941471/article/details/80787368
1. 参数timeout 的值为特定的时间值：
struct timeval timeout = {
5,
0};
switch( select(max_fd+
1,&rfds,
NULL,
NULL,&timeout) )
这段代码也就是上面的代码，另外： 特定的时间值 : 如果在指定的时间内没有事件产生，select将超时返回。 并且这里的select的返回值为0时，表示词状态改变前已经超过了timeout的时间 输出：timeout…
1. 首先我们先运行服务器端的代码，如果先运行客户端，会发生连接失败：
原因很简单：这是一个TCP程序，TCP面向连接
先运行客户端：
运行客户端：
2. 运行客户端：
2. 参数timeout 的值为0：
struct timeval timeout = {
0,
0};
switch( select(max_fd+
1,&rfds,
NULL,
NULL,&timeout) )
将上面的代码修改如上：
0：表示select非阻塞等待，只是用于检测等待事件的状态。当调用该函数时，不管有无事件发生，该函数都会立即返回，进程不会挂起等待事件的发生。
服务器端运行结果：
3. 参数timeout 的值为NULL：
switch( select(max_fd+
1,&rfds,
NULL,
NULL,
NULL) )
将上面的代码修改如上：直接在select()函数中把timeout参数置为NULL
NULL：表示select阻塞等待，关心的多个文件描述符上没有时间发生时，进程会一直阻塞在select的函数调用处。如果至少有一个文件描述符上有事件发生，则select返回。
2. 运行服务器端：
一直阻塞：
2. 运行客户端：
