對select函數的理解

對select函數的理解

1. 處理多個socket鏈接的方法

阻塞模式下服務端要解決多個客戶鏈接的問題的3個思路：

  1. 每個客戶端的socket對應一個內核執行緒，在這個執行緒內部進行阻塞的read
  2. 單執行緒，自己記錄一個socket列表，循環去內核中查詢socket是否ready
  3. 單執行緒，系統提供一個ready狀態的socket列表，主執行緒從這個列表中處理socket

思路1，如果鏈接很多（C10k）執行緒就會很多，消耗系統資源，並增加調度成本（Java BIO）。

思路2，每次都要遍歷一邊所有socket，鏈接很多時效率低，可能大部分鏈接都沒數據（select）。

思路3，比較理想(epoll)。

2. select函數

2.1. 使用方法

函數原型：

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

select() 檢查 readfds, writefds 中的 io描符是否可讀、可寫了，如果有ready狀態的，函數就返回。
nfds是總共fd的個數，而不是最大的fd。

使用select函數步驟：

  1. 初始化 fd_set，把要監控的fd仍進去
  2. 調用select,阻塞
  3. 阻塞結束後，遍歷查看fd_set中的ready的socket

fd_set 是什麼？
一個結構體:

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

結構體中有一個數組，默認是是1024，這就是linux中select的函數限制最大鏈接數的原因。
重新編譯內核才能提高這個數字。
FD_ISSET 就是取對應位置狀態值（0，1），並且在用戶空間，
用戶需要遍歷編一遍這個數組來檢查是哪個socket有數據。

select的內部實現:

  1. readfds 從用戶空間傳遞到內核空間
  2. 將當前進程加入到 readfds 中的每個socket的等待隊列
  3. 當socket來數據了就把 執行緒喚醒(移出等待隊列)
  4. 把有數據的fds 從內核空間搞到用戶空間
  5. 用戶空間看一遍fds，知道哪個socket有數據了，然後read、accept

select的問題:

  1. 每次調用select就要把readfds 傳到內核，wake的時候再拿回來需要傳遞1024 * 4 bytes
  2. 每次需要把當前執行緒加入到所有socket的等待隊列
  3. 每次需要遍歷一遍readfds來查看那個socket有數據

每次調用select都會有以上兩次傳遞和兩次遍歷，當鏈接個數多時，性能下降比較快：

select可能的改進:

  1. readfds一直都在內核中維護，不要每次都送進來
  2. 可以動態單個變更內核中的readfds
  3. 就緒列表，傳給內核一個指針，內核把這個指針指向就緒的sockets (避免來回傳遞所有的socket)
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