Socket編程中select()的妙用

用過 WinSock API 網友們知道：WinSock 編程中有一很方便的地方便是其
息驅動機制，不管是底層 API 的 WSAAsyncSelect() 還是 MFC 的異步Socket類：
CAsyncSocket，都提供了諸如 FD_ACCEPT、FD_READ、FD_CLOSE 之類的消息
供編程人員捕捉并處理。FD_ACCEPT 通知進程有客戶方Socket請求連接，
FD_READ通知進程本地Socket有東東可讀，FD_CLOSE通知進程對方Socket已
關閉。那么，BSD Socket 是不是真的相形見拙呢？

非也！ 'cause cpu love unix so.

BSD UNIX中有一系統調用芳名select()完全可以提供類似的消息驅動機制。
cpu鄭重宣布：WinSock的WSAAsyncSeclet()不過是此select()的fork版！

bill也是fork出來的嘛，xixi.

select()的機制中提供一fd_set的數據結構，實際上是一long類型的數組，
每一個數組元素都能與一打開的文件句柄（不管是Socket句柄,還是其他
文件或命名管道或設備句柄）建立聯系，建立聯系的工作由程序員完成，
當調用select()時，由內核根據IO狀態修改fd_set的內容，由此來通知執
行了select()的進程哪一Socket或文件可讀，下面具體解釋：

#include  <sys/types.h>
#include  <sys/times.h>
#include  <sys/select.h>

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

ndfs：select監視的文件句柄數，視進程中打開的文件數而定,一般設為呢要監視各文件
      中的最大文件號加一。
readfds：select監視的可讀文件句柄集合。
writefds: select監視的可寫文件句柄集合。
exceptfds：select監視的異常文件句柄集合。
timeout：本次select()的超時結束時間。（見/usr/sys/select.h，
        可精確至百萬分之一秒?。?

當readfds或writefds中映象的文件可讀或可寫或超時，本次select()
就結束返回。程序員利用一組系統提供的宏在select()結束時便可判
斷哪一文件可讀或可寫。對Socket編程特別有用的就是readfds。
幾只相關的宏解釋如下：

FD_ZERO(fd_set *fdset)：清空fdset與所有文件句柄的聯系。
FD_SET(int fd, fd_set *fdset)：建立文件句柄fd與fdset的聯系。
FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)：清除文件句柄fd與fdset的聯系。
FD_ISSET(int fd, fdset *fdset)：檢查fdset聯系的文件句柄fd是否
                                可讀寫，>0表示可讀寫。
（關于fd_set及相關宏的定義見/usr/include/sys/types.h）

這樣，你的socket只需在有東東讀的時候才讀入，大致如下：

...
int     sockfd;
fd_set  fdR;
struct  timeval timeout = ..;
...
for(;;) {
        FD_ZERO(&fdR);
        FD_SET(sockfd, &fdR);
        switch (select(sockfd + 1, &fdR, NULL, &timeout)) {
                case -1:
                        error handled by u;
                case 0:
                        timeout hanled by u;
                default:
                        if (FD_ISSET(sockfd)) {
                                now u read or recv something;
                                /* if sockfd is father and  
                                server socket, u can now
                                aclearcase/" target="_blank" >ccept() */
                        }
        }
}

所以一個FD_ISSET(sockfd)就相當通知了sockfd可讀。
至于struct timeval在此的功能，請man select。不同的timeval設置
使使select()表現出超時結束、無超時阻塞和輪詢三種特性。由于
timeval可精確至百萬分之一秒，所以Windows的SetTimer()根本不算
什么。你可以用select()做一個超級時鐘。

FD_ACCEPT的實現？依然如上，因為客戶方socket請求連接時，會發送
連接請求報文，此時select()當然會結束，FD_ISSET(sockfd)當然大
于零，因為有報文可讀嘛！至于這方面的應用，主要在于服務方的父
Socket，你若不喜歡主動accept()，可改為如上機制來accept()。

至于FD_CLOSE的實現及處理，頗費了一堆cpu處理時間，未完待續。

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討論關于利用select()檢測對方Socket關閉的問題：

仍然是本地Socket有東東可讀，因為對方Socket關閉時，會發一個關閉連接
通知報文，會馬上被select()檢測到的。關于TCP的連接（三次握手）和關
閉（二次握手）機制，敬請參考有關TCP/IP的書籍。

不知是什么原因，UNIX好象沒有提供通知進程關于Socket或Pipe對方關閉的
信號，也可能是cpu所知有限?？傊?，當對方關閉，一執行recv()或read()，
馬上回返回-1，此時全局變量errno的值是115，相應的sys_errlist[errno]
為"Connect refused"（請參考/usr/include/sys/errno.h）。所以，在上
篇的for(;;)...select()程序塊中，當有東西可讀時，一定要檢查recv()或
read()的返回值，返回-1時要作出關斷本地Socket的處理，否則select()會
一直認為有東西讀，其結果曾幾令cpu傷心欲斷針腳。不信你可以試試：不檢
查recv()返回結果，且將收到的東東（實際沒收到）寫至標準輸出...
在有名管道的編程中也有類似問題出現。具體處理詳見拙作：發布一個有用
的Socket客戶方原碼。

至于主動寫Socket時對方突然關閉的處理則可以簡單地捕捉信號SIGPIPE并作
出相應關斷本地Socket等等的處理。SIGPIPE的解釋是：寫入無讀者方的管道。
在此不作贅述，請詳man signal。

以上是cpu在作tcp/ip數據傳輸實驗積累的經驗，若有錯漏，請狂炮擊之。

唉，昨天在hacker區被一幫孫子轟得差點兒沒短路。ren cpu(奔騰的心) z80

補充關于select在異步(非阻塞)connect中的應用,剛開始搞socket編程的時候
我一直都用阻塞式的connect,非阻塞connect的問題是由于當時搞proxy scan
而提出的呵呵
通過在網上與網友們的交流及查找相關FAQ,總算知道了怎么解決這一問題.同樣
用select可以很好地解決這一問題.大致過程是這樣的:

1.將打開的socket設為非阻塞的,可以用fcntl(socket, F_SETFL, O_NDELAY)完
成(有的系統用FNEDLAY也可).

2.發connect調用,這時返回-1,但是errno被設為EINPROGRESS,意即connect仍舊
在進行還沒有完成.

3.將打開的socket設進被監視的可寫(注意不是可讀)文件集合用select進行監視,
如果可寫,用
        getsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, sizeof(int));
來得到error的值,如果為零,則connect成功.

在許多unix版本的proxyscan程序你都可以看到類似的過程,另外在solaris精華
區->編程技巧中有一個通用的帶超時參數的connect模塊. 

原文轉自：http://www.anti-gravitydesign.com