Linux串口編程(cheng)select詳解
時間(jian)：2018-08-16 來源：未知
今天要和大家分享的Linux學習知識點是Linux串口編程select。select系統調用(yong)的(de)的(de)用(yong)途是(shi)：在一段指定的(de)時間內，監聽(ting)用(yong)戶感興趣的(de)文件描述符上可(ke)讀、可(ke)寫(xie)和異常等事件。
Linux串口編程select詳解
①select機制的優勢
為(wei)什么會出現select模型?
先看(kan)一(yi)下下面的這(zhe)句代碼：
int iResult = recv(s, buffer,1024);
這(zhe)(zhe)是用來接收數(shu)據(ju)的(de)(de)，在默認的(de)(de)阻(zu)塞(sai)(sai)(sai)模式(shi)下(xia)的(de)(de)套接字里，recv會阻(zu)塞(sai)(sai)(sai)在那(nei)(nei)里，直到套接字連接上有(you)數(shu)據(ju)可讀(du)，把(ba)數(shu)據(ju)讀(du)到buffer里后recv函數(shu)才會返回，不(bu)然就(jiu)會一直阻(zu)塞(sai)(sai)(sai)在那(nei)(nei)里。在單(dan)線(xian)(xian)程(cheng)的(de)(de)程(cheng)序(xu)里出現這(zhe)(zhe)種(zhong)情況會導致主線(xian)(xian)程(cheng)(單(dan)線(xian)(xian)程(cheng)程(cheng)序(xu)里只有(you)一個默認的(de)(de)主線(xian)(xian)程(cheng))被阻(zu)塞(sai)(sai)(sai),這(zhe)(zhe)樣整個程(cheng)序(xu)被鎖死(si)在這(zhe)(zhe)里，如果永 遠沒數(shu)據(ju)發送過來，那(nei)(nei)么程(cheng)序(xu)就(jiu)會被永遠鎖死(si)。這(zhe)(zhe)個問題(ti)可以用多線(xian)(xian)程(cheng)解決(jue)，但是在有(you)多個套接字連接的(de)(de)情況下(xia)，這(zhe)(zhe)不(bu)是一個好的(de)(de)選擇，擴展性(xing)很差。
再看代碼：
int iResult = ioctlsocket(s, FIOBIO, (unsigned long *)&ul);
iResult = recv(s, buffer,1024);
這一次recv的調用(yong)不管套(tao)接字(zi)連接上(shang)有(you)沒有(you)數據可以(yi)接收都會(hui)馬(ma)上(shang)返(fan)回(hui)。原(yuan)因(yin)就在于我們(men)用(yong)ioctlsocket把套(tao)接字(zi)設置(zhi)為非阻塞模式了。不過你跟蹤(zong)一下就會(hui)發現，在沒有(you)數據的情況下，recv確實(shi)是(shi)馬(ma)上(shang)返(fan)回(hui)了，但是(shi)也返(fan)回(hui)了一個錯誤：WSAEWOULDBLOCK，意思就是(shi)請(qing)求的操作沒有(you)成功完成。
看到這里很多(duo)人可(ke)能會說(shuo)，那么就(jiu)重復調(diao)用(yong)recv并檢(jian)查(cha)返回值，直到成功(gong)為止，但是這樣(yang)做效率很成問題，開(kai)銷太(tai)大(da)。
select模型(xing)的出(chu)現就(jiu)是為了(le)解(jie)決上(shang)述問題。
select模型的關鍵是使用一種有序的方式，對多個套接字進行統一管理與調度 。
如上(shang)所(suo)示，用戶(hu)首先(xian)將需要進行IO操作的socket添加到select中，然后阻塞等待select系統調用返(fan)回(hui)。當數據到達(da)時，socket被(bei)激活，select函數返(fan)回(hui)。用戶(hu)線程(cheng)正(zheng)式發起read請(qing)求，讀取數據并繼續執行。
從(cong)流程(cheng)上來看(kan)，使用(yong)(yong)select函數(shu)進(jin)行(xing)IO請(qing)求(qiu)和同步(bu)阻塞(sai)模型沒有太(tai)大(da)的區別，甚(shen)至(zhi)還(huan)多了(le)添加(jia)監視(shi)socket，以及調(diao)用(yong)(yong)select函數(shu)的額外操作，效率更(geng)差。但是，使用(yong)(yong)select以后大(da)的優勢是用(yong)(yong)戶可以在一(yi)個線(xian)程(cheng)內同時處(chu)理多個socket的IO請(qing)求(qiu)。用(yong)(yong)戶可以注冊多個socket，然后不斷地(di)調(diao)用(yong)(yong)select讀(du)取被激活的socket，即可達到(dao)在同一(yi)個線(xian)程(cheng)內同時處(chu)理多個IO請(qing)求(qiu)的目的。而在同步(bu)阻塞(sai)模型中，必須通過多線(xian)程(cheng)的方(fang)式才能(neng)達到(dao)這個目的。
select流程(cheng)偽代(dai)碼如下：
{
select(socket);
while(1)
{
sockets = select();
for(socket in sockets)
{
if(can_read(socket))
{
read(socket, buffer);
process(buffer);
}
}
}
}
②select相關API介紹與使用
#include #include #include #include int select(int maxfdp, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,struct timeval *timeout);
參數說明：
maxfdp：被監(jian)聽的(de)文(wen)(wen)(wen)件(jian)描(miao)述符(fu)的(de)總數(shu)，它比所有文(wen)(wen)(wen)件(jian)描(miao)述符(fu)集合中的(de)文(wen)(wen)(wen)件(jian)描(miao)述符(fu)的(de)大值大1，因(yin)為文(wen)(wen)(wen)件(jian)描(miao)述符(fu)是從0開始(shi)計(ji)數(shu)的(de);
readfds、writefds、exceptset：分別指向可讀、可寫和異常等事件(jian)對應的描(miao)述(shu)符(fu)集合。
timeout:用(yong)于設(she)置select函數的(de)超時時間，即告訴內核(he)select等待(dai)多(duo)長(chang)(chang)時間之后就放(fang)棄等待(dai)。timeout == NULL 表示等待(dai)無限長(chang)(chang)的(de)時間
timeval結構(gou)體(ti)定(ding)義如下：
struct timeval
{
long tv_sec; /*秒 */
long tv_usec; /*微秒(miao) */ };
返回(hui)值(zhi)：超時返回(hui)0;失敗返回(hui)-1;成功(gong)返回(hui)大于0的(de)整數(shu)，這個整數(shu)表示就緒描(miao)述符的(de)數(shu)目。
以下介(jie)紹與(yu)select函數相關的(de)常見(jian)的(de)幾個宏：
#include int FD_ZERO(int fd, fd_set *fdset); //一個 fd_set類型變量的所有位(wei)都(dou)設為 0int FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); //清(qing)除某(mou)個位(wei)時可以(yi)使(shi)用(yong)int FD_SET(int fd, fd_set *fd_set); //設置(zhi)(zhi)(zhi)變量的某(mou)個位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)位(wei)int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); //測試某(mou)個位(wei)是(shi)否被置(zhi)(zhi)(zhi)位(wei)
select使(shi)用范例：
當聲明了一個文件(jian)描述(shu)(shu)符(fu)(fu)集后，必須用FD_ZERO將所(suo)有位置零。之后將我們所(suo)感興趣的(de)描述(shu)(shu)符(fu)(fu)所(suo)對應(ying)的(de)位置位，操(cao)作如(ru)下(xia)：
fd_set rset; int fd; FD_ZERO(&rset); FD_SET(fd, &rset); FD_SET(stdin, &rset);
然后調用select函數，擁塞等(deng)待(dai)文件描述符事件的到(dao)來;如果超過設定的時間(jian)，則不再等(deng)待(dai)，繼(ji)續往下執行。
select(fd+1, &rset, NULL, NULL,NULL);
select返回后，用FD_ISSET測試給定位是否置位：
if(FD_ISSET(fd, &rset)
{
...
//do something
}
下面(mian)是(shi)一(yi)個簡單的(de)select的(de)使用例子：
#include #include #include #include #include int main(){
fd_set rd; struct timeval tv; int err;
FD_ZERO(&rd);
FD_SET(0,&rd);
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
err = select(1,&rd,NULL,NULL,&tv);
if(err == 0) //超時
{ printf("select time out!\n");
} else if(err == -1) //失敗
{ printf("fail to select!\n");
} else //成功(gong)
{ printf("data is available!\n");
}
return 0;
}
我們運行該程序并且隨便輸入一些數據，程序就提示收到數據了。
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