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select,poll,epoll用法

时间：2014-07-29 20:38:45      阅读：384      评论：0      收藏：0      [点我收藏+]

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select用法

       #include <sys/time.h>
       #include <sys/types.h>
       #include <unistd.h>

       #include <sys/select.h>

       int select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

       int  pselect(int  n,  fd_set  *readfds,  fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout, const
       sigset_t *sigmask);

       FD_CLR(int fd, fd_set *set);
       FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
       FD_SET(int fd, fd_set *set);
       FD_ZERO(fd_set *set);

Select在Socket编程中还是比较重要的，可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序，他们只是习惯写诸如
connect、accept、recv或recvfrom这样的阻塞程序（所谓阻塞方式block，顾名思义，就是进程或是线程执行到这些函数时必须等
待某个事件的发生，如果事件没有发生，进程或线程就被阻塞，函数不能立即返回）。
可是使用Select就可以完成非阻塞（所谓非阻塞方式non-
block， 就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生，一旦执行肯定返回，以返回值的不同来反映函数的执行情况，如果事件发生则与阻塞方式相同，若事件没有 发生则返回一个代码来告知事件未发生，而进程或线程继续执行，所以效率较高）方式工作的程序，它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是 异常。
下面详细介绍一下！
Select的函数格式(我所说的是Unix系统下的伯克利socket编程，和windows下的有区别，一会儿说明)：
int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);
先说明两个结构体：
第 一，struct fd_set可以理解为一个集合，这个集合中存放的是文件描述符(filedescriptor)，即文件句柄，这可以是我们所说的普通意义的文件，当然 Unix下任何设备、管道、FIFO等都是文件形式，全部包括在内，所以毫无疑问一个socket就是一个文件，socket句柄就是一个文件描述符。
fd_set集合可以通过一些宏由人为来操作，比如
清空集合FD_ZERO(fd_set *)；
将一个给定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set
*)；
将一个给定的文件描述符从集合中删除FD_CLR(int
,fd_set*)；
检查集合中指定的文件描述符是否可以读写FD_ISSET(int ,fd_set* )。一会儿举例说明。
第二，struct timeval是一个大家常用的结构，用来代表时间值，有两个成员，一个是秒数，另一个是毫秒数。
具体解释select的参数：
int maxfdp是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1，不能错！在Windows中这个参数的值无所谓，可以设置不正确。
fd_set*readfds 是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的读变化的，即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了，如果 这个集合中有一个文件可读，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可读，如果没有可读的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出 timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。
fd_set*writefds 是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的写变化的，即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了，如果 这个集合中有一个文件可写，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可写，如果没有可写的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出 timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的写变化。
fd_set *errorfds同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常。
struct timeval *timeout是select的超时时间，这个参数至关重要，它可以使select处于三种状态，第一，若将NULL以形参传入，即不传入时间结构，就 是将select置于阻塞状态，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；第二，若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的非阻塞函 数，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；第三，timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即 select在timeout时间内阻塞，超时时间之内有事件到来就返回了，否则在超时后不管怎样一定返回，返回值同上述。
返回值：
负值：select错误 正值：某些文件可读写或出错 0：等待超时，没有可读写或错误的文件
在有了select后可以写出像样的网络程序来！举个简单的例子，就是从网络上接受数据写入一个文件中。
例子： 
main() 
{ 
    int sock; 
    FILE *fp; 
    struct fd_set fds; 
    struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒，3秒轮询，要非阻塞就置0 
    char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区 
    /* 假定已经建立UDP连接，具体过程不写，简单，当然TCP也同理，主机ip和port都已经给定，要写的文件已经打开 
    sock=socket(...); 
    bind(...); 
    fp=fopen(...); */ 
    while(1) 
   { 
        FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合，否则不能检测描述符变化
        FD_SET(sock,&fds); //添加描述符 
        FD_SET(fp,&fds); //同上
        maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1;    //描述符最大值加1
        switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout))   //select使用 
        { 
            case -1: exit(-1);break; //select错误，退出程序 
            case 0:break; //再次轮询
            default: 
                  if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读，即是否网络上有数据
                  { 
                        recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据 
                        if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写 
                            fwrite(fp,buffer...);//写入文件 
                         buffer清空; 
                   }// end if break; 
          }// end switch 
     }//end while 
}//end main

 

poll用法

       #include <sys/poll.h>

       int poll(struct pollfd *ufds, unsigned int nfds, int timeout);

 

 

               struct pollfd {
                       int fd;           /* file descriptor */
                       short events;     /* requested events */
                       short revents;    /* returned events */
               };

 

poll ()接受一个指向结构‘struct pollfd‘列表的指针，其中包括了你想测试的文件描述符和事件。事件由一个在结构中事件域的比特掩码确定。当前 的结构在调用后将被填写并在事件发生后返回。在SVR4(可能更早的一些版本)中的 "poll.h"文件中包含了用于确定事件的一些宏定义。事件的等待 时间精确到毫秒 (但令人困惑的是等待时间的类型却是int)，当等待时间为0时，poll()函数立即返回，-1则使poll()一直挂起直到一个指定 事件发生。下面是pollfd的结构。 

     struct pollfd {
         int fd;        /* 文件描述符 */
         short events;  /* 等待的事件 */
         short revents; /* 实际发生了的事件 */
     };
      
于select()十分相似，当返回正值时，代表满足响应事件的文件描述符的个数，如果返回0则代表在规定事件内没有事件发生。如发现返回为负则应该立即查看 errno，因为这代表有错误发生。 

如果没有事件发生，revents会被清空，所以你不必多此一举。 

这里是一个例子 

   /* 检测两个文件描述符，分别为一般数据和高优先数据。如果事件发生
      则用相关描述符和优先度调用函数handler()，无时间限制等待，直到
      错误发生或描述符挂起。*/
   
   #include <stdlib.h>
   #include <stdio.h>
  
   #include <sys/types.h>
   #include <stropts.h>
   #include <poll.h>
  
   #include <unistd.h>
   #include <errno.h>
   #include <string.h>
  
   #define NORMAL_DATA 1
   #define HIPRI_DATA 2
  
   int poll_two_normal(int fd1,int fd2)
   {
       struct pollfd poll_list[2];
       int retval;
  
       poll_list[0].fd = fd1;
       poll_list[1].fd = fd2;
       poll_list[0].events = POLLIN|POLLPRI;
       poll_list[1].events = POLLIN|POLLPRI;
  
       while(1)
       {
           retval = poll(poll_list,(unsigned long)2,-1);
           /* retval 总是大于0或为-1，因为我们在阻塞中工作 */
  
           if(retval < 0)
           {
               fprintf(stderr,"poll错误: %s/n",strerror(errno));
               return -1;
           }
    
           if(((poll_list[0].revents&POLLHUP) == POLLHUP) ||
              ((poll_list[0].revents&POLLERR) == POLLERR) ||
              ((poll_list[0].revents&POLLNVAL) == POLLNVAL) ||
              ((poll_list[1].revents&POLLHUP) == POLLHUP) ||
              ((poll_list[1].revents&POLLERR) == POLLERR) ||
              ((poll_list[1].revents&POLLNVAL) == POLLNVAL))
             return 0;
  
           if((poll_list[0].revents&POLLIN) == POLLIN)
             handle(poll_list[0].fd,NORMAL_DATA);
           if((poll_list[0].revents&POLLPRI) == POLLPRI)
             handle(poll_list[0].fd,HIPRI_DATA);
           if((poll_list[1].revents&POLLIN) == POLLIN)
             handle(poll_list[1].fd,NORMAL_DATA);
           if((poll_list[1].revents&POLLPRI) == POLLPRI)
             handle(poll_list[1].fd,HIPRI_DATA);
       }
   }

 

epoll用法

       #include <sys/epoll.h>

       int epoll_create(int size)

       int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)

       int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)

 

            typedef union epoll_data {
                 void *ptr;
                 int fd;
                 __uint32_t u32;
                 __uint64_t u64;
            } epoll_data_t;

            struct epoll_event {
                 __uint32_t events;  /* Epoll events */
                 epoll_data_t data;  /* User data variable */
            };

在linux中，惊群现象已经消失了的，我们可以看   http://simohayha.javaeye.com/blog/561424 ，但是当我们在开发服务器时候，需要使用epoll，发现一个问题，就是当一个请求过来的时候，发现有的时候被唤起的进程不止一个，看下面的程序:

  1. #include <sys/socket.h>  
  2. #include <sys/epoll.h>  
  3. #include <netinet/in.h>  
  4. #include <arpa/inet.h>  
  5. #include <fcntl.h>  
  6. #include <unistd.h>  
  7. #include <stdio.h>  
  8. #include <pthread.h>  
  9. #include <errno.h>  
  10. #include <unistd.h>  
  11. #include <sys/ipc.h>  
  12. #include <sys/shm.h>  
  13. #include <errno.h>  
  14. #define KEY 1234   
  15. #define SIZE 1024   
  16. #define PORT 9999   
  17. #define MAXFDS 5000  
  18. #define EVENTSIZE 100  
  19. void process();   
  20. int fd, cfd,opt=1;  
  21. int shmid;  
  22. char *shmaddr;  
  23. struct shmid_ds buf;  
  24. int num = 0 ;   
  25. int main(int argc, char *argv[])  
  26. {  
  27.     shmid = shmget(KEY,SIZE,IPC_CREAT|0600); /* 建立共享内存 */  
  28.     if(shmid == -1){  
  29.         printf("create share memory failed/n");   
  30.     }  
  31.     shmaddr = (char *)shmat(shmid,NULL,0);  
  32.     if(shmaddr == (void *)-1){  
  33.         printf("connect to the share memory failed: %s",strerror(errno));  
  34.         return 0;  
  35.     }  
  36.     strcpy(shmaddr,"1/n");  
  37.       
  38.     struct sockaddr_in sin, cin;  
  39.     socklen_t sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);  
  40.     if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) <= 0)  
  41.     {  
  42.         fprintf(stderr, "socket failed/n");  
  43.         return -1;  
  44.     }  
  45.     memset(&sin, 0, sizeof(struct sockaddr_in));  
  46.     sin.sin_family = AF_INET;  
  47.     sin.sin_port = htons((short)(PORT));  
  48.     sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  
  49.     if (bind(fd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) != 0)  
  50.     {  
  51.          fprintf(stderr, "bind failed/n");  
  52.          return -1;  
  53.     }  
  54.     if (listen(fd, 32) != 0)  
  55.     {  
  56.         fprintf(stderr, "listen failed/n");  
  57.         return -1;  
  58.     }  
  59.     int i ;    
  60.     for(i = 0; i < 2; i++)  
  61.     {  
  62.       int pid = fork();  
  63.       if(pid == 0)  
  64.       {  
  65.           process();        
  66.       }  
  67.     }    
  68.     while(1) ;   
  69.      
  70.     return 0;  
  71. }  
  72. void process()  
  73. {  
  74.     struct epoll_event ev;  
  75.     struct epoll_event events[1000];  
  76.     int    kdpfd = epoll_create(1000);  
  77.     int  len = sizeof(struct sockaddr_in);  
  78.     ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;  
  79.     ev.data.fd = fd;  
  80.     int new_fd;   
  81.     if((fcntl(fd, F_GETFL, 0)&O_NONBLOCK))  
  82.         printf("ok non block/n");   
  83.     else printf("wrong non block/n");   
  84.     printf("sub socket is %d /n", fd);   
  85.       
  86.     if (epoll_ctl(kdpfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev) < 0)   
  87.     {  
  88.         fprintf(stderr, "epoll set insertion error: fd=%d/n", fd);  
  89.         return ;    
  90.     }  
  91.     else  
  92.     {  
  93.         printf("监听 socket 加入 epoll 成功！/n");  
  94.     }  
  95.     struct sockaddr_in my_addr, their_addr;  
  96.     while (1)   
  97.     {  
  98.         /* 等待有事件发生 */  
  99.         int nfds = epoll_wait(kdpfd, events, 20, 500);  
  100.         if (nfds == -1)  
  101.         {  
  102.             perror("epoll_wait");  
  103.             break;  
  104.         }  
  105.         /* 处理所有事件 */  
  106.         //printf("num of event is :%d /n",nfds);  
  107.         int n;    
  108.         for (n = 0; n < nfds; ++n)  
  109.         {  
  110.             if (events[n].data.fd == fd)   
  111.             {  
  112.                 new_fd = accept(fd, (struct sockaddr *) &their_addr,&len);  
  113.                 if (new_fd < 0)   
  114.                 {  
  115.                     printf("accept error/n");  
  116.                     continue;  
  117.                 }   
  118.                 else  
  119.                 {  
  120.                     printf("%d create new socket: %d/n", getpid(), new_fd);   
  121.                 }  
  122.             }   
  123.         }  
  124.    
  125.     }  
  126. }  

 

 

当请求过来的时候，会出现accept error,而且我发现这个时候的socket id 都是 -1。我们可以在这里添加判断来解决问题，至于为什么epoll会引入这个问题，暂时还不清楚，需要进一步的学习。

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