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对select函数的理解

对select函数的理解

1. 处理多个socket链接的方法

阻塞模式下服务端要解决多个客户链接的问题的3个思路:

  1. 每个客户端的socket对应一个内核线程,在这个线程内部进行阻塞的read
  2. 单线程,自己记录一个socket列表,循环去内核中查询socket是否ready
  3. 单线程,系统提供一个ready状态的socket列表,主线程从这个列表中处理socket

思路1,如果链接很多(C10k)线程就会很多,消耗系统资源,并增加调度成本(Java BIO)。

思路2,每次都要遍历一边所有socket,链接很多时效率低,可能大部分链接都没数据(select)。

思路3,比较理想(epoll)。

2. select函数

2.1. 使用方法

函数原型:

select(int nfds, fd_set *restrict readfds, fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict errorfds, struct timeval *restrict timeout);

select() 检查 readfds, writefds 中的 io描符是否可读、可写了,如果有ready状态的,函数就返回。
nfds是总共fd的个数,而不是最大的fd。

使用select函数步骤:

  1. 初始化 fd_set,把要监控的fd仍进去
  2. 调用select,阻塞
  3. 阻塞结束后,遍历查看fd_set中的ready的socket

fd_set 是什么?
一个结构体:

typedef	struct fd_set {
	__int32_t	fds_bits[__DARWIN_howmany(__DARWIN_FD_SETSIZE, __DARWIN_NFDBITS)];
} fd_set;

结构体中有一个数组,默认是是1024,这就是linux中select的函数限制最大链接数的原因。
重新编译内核才能提高这个数字。
FD_ISSET 就是取对应位置状态值(0,1),并且在用户空间,
用户需要遍历编一遍这个数组来检查是哪个socket有数据。

select的内部实现:

  1. readfds 从用户空间传递到内核空间
  2. 将当前进程加入到 readfds 中的每个socket的等待队列
  3. 当socket来数据了就把 线程唤醒(移出等待队列)
  4. 把有数据的fds 从内核空间搞到用户空间
  5. 用户空间看一遍fds,知道哪个socket有数据了,然后read、accept

select的问题:

  1. 每次调用select就要把readfds 传到内核,wake的时候再拿回来需要传递1024 * 4 bytes
  2. 每次需要把当前线程加入到所有socket的等待队列
  3. 每次需要遍历一遍readfds来查看那个socket有数据

每次调用select都会有以上两次传递和两次遍历,当链接个数多时,性能下降比较快:

select可能的改进:

  1. readfds一直都在内核中维护,不要每次都送进来
  2. 可以动态单个变更内核中的readfds
  3. 就绪列表,传给内核一个指针,内核把这个指针指向就绪的sockets (避免来回传递所有的socket)

本文转载自博客园,原文链接:https://www.cnblogs.com/oaks/p/13170661.html

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