select、poll、epoll用法

我们先从著名的C10K问题开始探讨，由于早期在网络还不普及的时候，互联网的用户并不是很多，一台服务器同时在线100个用户估计在当时已经算是大型应用了。但是随着互联网的发展，用户群体迅速的扩大，每一个用户都必须与服务器保持TCP连接才能进行实时的数据交互。Facebook这样的网站同一时间的并发TCP连接可能会过亿。这时候问题就来了。

解决这种问题的思路主要有两个：一个是对于每一个连接处理分配一个独立的进程或线程；另一种就是用同一进程或线程来同时处理若干个连接。

第一种解决方案，即来一个TCP链接，就需要分配一个进程/线程。而进程又是操作系统最昂贵的资源，一台机器无法创建很多进程，比如C10K问题就要创建1万个进程，操作系统是无法承受的。

第二中解决方案，即每个进程/线程同时处理多个连接(IO多路复用)，我们讨论的select，poll，epoll都是基于这种思路的。

1. 这种思路最简单的方法是循环挨个处理各个请求，每个连接对应一个socket，当所有的socket的有数据的时候，这种方法是可行的，但当应用读取某个socket的文件数据不ready的时候，整个应用就会阻塞在这里等待该文件句柄，即使别的文件句柄ready，也无法往下处理。
2. select要解决的就是上面的阻塞问题，思路很简单，如果我在读取文件句柄之前，先查看它的状态，ready了就进行处理，不ready就不进行处理，这样就解决了这个问题了。
   1. select 使用fd_set结构体来告诉内核同时监控多个文件句柄，当其中有文件句柄的状态发生制定变化或超时，则调用返回。之后使用FD_ISSET来捉个查看是哪个文件句柄发生变化。
   2. 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(file descriptor)，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。
   3. fd_set集合可以通过一些宏由人为的来操作，FD_ZERO(fd_set*)：清空集合；FD_SET(int, fd_set*)：将指定的文件描述符加入到集合；FD_CLR(int, fd_set*)：将一个给定的文件描述符从集合中删除；FD_ISSET(int, fd_set*)：判断指定的文件描述符是否可以读写。
   4. select函数原型：int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);
      1. maxfdp：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+1；
      2. readfds：指定我们要监视的读变化的文件描述符集合，即我们是否可以从这些文件中读取数据；
      3. writefds：指定我们要监视的写变化的文件描述符集合，即我们是否可以从这些文件中写数据；
      4. errorfds：用来监视文件错误异常；
      5. timeout：select 的超时时间，若将此参数设为NULL，表示阻塞，直到有文件描述符状态发生变化；若将此参数设为0秒0毫秒，表示非阻塞，直接返回，返回值为0表示没有文 件描述符发生变化，返回值为非0表示有文件描述符发生变化；若将此参数设为大于0，表示等待的时间，期间如果有事件发生则返回非0值，如果一直没有事件， 则等待此参数设置的时间，然后返回0。
   5. select例子：
      1. server.c:

         

         #include <sys/time.h>
         #include <netinet/in.h>
         #include <sys/select.h>
         #include <sys/types.h>
         #include <sys/socket.h>
         #include <unistd.h>
         #include <stdio.h>
         #include <stdlib.h>
         
         int main(){
             int socket1, socket2;
             struct sockaddr_in socket1addr, socket2addr;
             fd_set fds;
             struct timeval timeout = {3, 0};
             char buffer[256] = {0};
         
             socket1 = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
             //bzero(&socket1addr, sizeof(socket1addr));
             socket1addr.sin_family = AF_INET;
             socket1addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
             socket1addr.sin_port = htons(36500);
             bind(socket1, (struct sockaddr*)&socket1addr, sizeof(socket1addr));
         
             socket2 = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
             //bzero(&socket2addr, sizeof(socket2addr));
             socket2addr.sin_family = AF_INET;
             socket2addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
             socket2addr.sin_port = htons(36501);
             bind(socket2, (struct sockaddr*)&socket2addr, sizeof(socket2addr));
         
             while(1){
                 FD_ZERO(&fds);
                 FD_SET(socket1, &fds);
                 FD_SET(socket2, &fds);
                 int maxfdp = (socket1 > socket2) ? (socket1+1) : (socket2 + 1);
                 int retval = select(maxfdp, &fds, NULL, NULL, &timeout);
                 if(retval == -1){
                     printf("error\n");
                     return -1;
                 }else if(retval == 0){
                     continue;
                 }else{
                     struct sockaddr_in client;
                     int len = sizeof(client);
                     if(FD_ISSET(socket1, &fds)){
                         recvfrom(socket1, buffer, 256, 0, (struct sockaddr*)&client, &len);
                         printf("%u says:%s\n", ntohs(client.sin_port), buffer);
                     }
                     if(FD_ISSET(socket2, &fds)){
                         recvfrom(socket2, buffer, 256, 0, (struct sockaddr*)&client, &len);
                         printf("%u says:%s\n", ntohs(client.sin_port), buffer);
                     }
                 }
         
             }
         }

      2. client.c
         
         

         #include <stdio.h>
         #include <string.h>
         #include <sys/socket.h>
         #include <netinet/in.h>
         
         int main(int argc, char **argv)
         {
             if(argc < 2){
                 printf("usage: %s port\n", argv[0]);
                 return -1;
             }
             int sockfd;
             struct sockaddr_in servaddr;
         
             sockfd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
         
             bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
             servaddr.sin_family = AF_INET;
             servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
             servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
         
             char sendline[100];
             sprintf(sendline, "Hello, world!");
         
             sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
         
             close(sockfd);
         
             return 1;
         }