1. 经典“入门级”问题：IO 多路复用是什么意思？
在单个线程通过记录跟踪每一个Sock(I/O流)的状态来同时管理多个I/O流. 发明它的原因，是尽量多的提高服务器的吞吐能力。
是不是听起来好拗口，看个图就懂了.（其实就是一个时分复用）
在同一个线程里面， 通过拨开关的方式，来同时传输多个I/O流
那么，“一个请求到来了，nginx使用epoll接收请求的过程是怎样的”， 其实，ngnix会有很多链接进来， epoll会把他们都监视起来，然后像拨开关一样，谁有数据就拨向谁，然后调用相应的代码处理。
其中，“复用”指的是复用同一个线程。
其实就是操作系统为你提供了一个功能，当你的某个socket可读或者可写的时候，它可以给你一个通知，让你去处理读事件或者写事件。
而这个功能能够通过select/poll/epoll等来使用。这些函数都可以同时监视多个描述符的读写就绪状况，这样，多个描述符的 I/O 操作都能在一个线程内并发交替地顺序完成 。
2.select函数基本讲解与注意事项
允许进程等待多个事件中的任何一个发生，并只在有一个或多个事件发生或经历一段时间后才唤醒它。对任何描述符都适用。
四种返回情况：
1. 集合{1,4,5}中任何描述符准备好读
2. 集合{2,7}中任何描述符准备好写
3. 集合{1,4}中任何描述符有异常条件等待处理
4. 超时返回
函数原型：
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
nfds 参数
指定待测试的描述符个数，是待测试的最大描述符+1，select 监视{ 0～nfds-1 }范围内的套接字。
timeout参数：
struct timeval{
long tv_sec ; //秒
long tv_usec ;//微秒
}
1. 永远等待：有任何一个描述符准备好就返回，否则一直等待。设为 NULL
2. 等待一段时间：在所设置的时间内有描述符准备好就返回，没有就超时返回。
3. 不等待：检查描述符后立即返回。`struct timeval`都设为 0
fd_set xxx参数
我们指定内核测试读，写和异常条件的描述符集。返回值是这些所有事件中已经就绪的事件的数目。
那么如何给这一个参数对应一个或者多个（比如10000） 呐？别急，我们慢慢来分析
在这里select使用描述符集合来表示：通常是一个整数数组，其中每个整数的每一位对应一个描述符，比如：假设使用32为整数，那么该数组的第一个整数就对应与描述符 0～31，第二个元素就对应与32～63，依次类推。
描述符就绪条件
（1.准备好读）
- 内核接收缓冲区中的可用字节数大于或等于其低水位SO_RCVLOWAT。返回>0
- socket通信的对方关闭了连接，这个时候在缓冲区里有个文件结束符EOF，此时读操作将返回0
- 在监听socket排队的队列中有已经完成三次握手的连接请求的套接字，可以调用
accept将已连接队列的对首套接字返回给进程了 - socket上有未处理的错误，此时可以用
SO_ERROR和getsockopt来读取和清除该错误。返回 -1
（2.准备好写）
- 内核发送缓冲区的可用字节数大于或等于其低水位SO_SNDLOWAIT
- socket的写端被关闭，继续写会收到SIGPIPE信号
- 非阻塞模式下，connect返回之后，发起连接成功或失败
- socket上有未处理的错误，此时可以用
SO_ERROR和getsockopt来读取和清除该错误。返回 -1
（3.有异常）
- 带外数据的到达
- 伪终端
返回值：
select()调用返回处于就绪状态并且已经包含在fd_set结构中的描述字总数；
- 当返回为-1时，
select错误，所有描述符集清0。 - 当返回为0时，表示超时。
- 当返回为正数时，表示已经准备好的描述符数。
select（）返回后，在3个描述符集里，依旧是1的位就是准备好的描述符。这也就是为什么，每次用select后都要用FD_ISSET的原因。
注意事项：
select返回时会将未就绪描述符的对应的位设置为0，已就绪的描述符对应的位设置为 1。 所以每次重新调用select函数时都必须把所有描述符集合中关心的位置为1 。- select 的第一个参数是
nfds指定待测试的描述符个数，是待测试的最大描述符+1，select 监视{ 0～nfds-1 }范围内的套接字。 - 严禁混合使用标准I/O函数库stdio(fgets等)和 select 函数！！！
- 当某个套接字上发生错误时，
select将它标记为既可读又可以写。
3. 用select实现回射服务器的小例子
origin.h 文件
#ifndef _ORIGIN_H
#define _ORIGIN_H
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <strings.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <readline/readline.h>
#include <readline/history.h>
#define MAXLINE 1024
#define SA struct sockaddr
int err_sys(const char *err_string)
{
perror(err_string); // err_string + 出错信息
exit(1);
}
int Socket(int family, int type, int protocol)
{
int n;
if ((n = socket(family, type, protocol)) < 0)
err_sys("socket error ");
return n;
}
int Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen)
{
if (bind(fd, sa, salen) < 0)
err_sys("bind error");
}
void Listen(int fd, int backlog)
{
char *ptr = nullptr;
if ((ptr = getenv("LISTENQ")) != NULL)
backlog = atoi(ptr);
if (listen(fd, backlog) < 0)
err_sys("listen error");
}
int Select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout)
{
int n;
if ((n = select(nfds, readfds, writefds, exceptfds, timeout)) < 0)
err_sys("select error ");
return n;
}
int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t *salenptr)
{
int n;
again:
if ((n = accept(fd, sa, salenptr)) < 0)
{
/*ECONNABORTED:在于当服务和客户进程在完成用于 TCP 连接的“三次握手”后，客户 TCP 却发送了一个 RST （复位）分节，
在服务进程看来，就在该连接已由 TCP 排队，等着服务进程调用 accept 的时候 RST 却到达了。
POSIX 规定此时的 errno 值必须 ECONNABORTED */
/*EPROTO 与 ECONNABORTED 是一样的，看具体机器*/
if (errno == EPROTO || errno == ECONNABORTED)
goto again;
else
err_sys("accept error ");
}
return n;
}
ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes)
{
ssize_t n;
if ( (n = read(fd, ptr, nbytes)) == -1)
err_sys("read error");
return n;
}
size_t /* Write "n" bytes to a descriptor. */
writen(int fd, const void *vptr, size_t n)
{
size_t nleft;
ssize_t nwritten;
const char *ptr;
ptr = (const char *)vptr;
nleft = n;
while (nleft > 0)
{
if ((nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0)
{
if (nwritten < 0 && errno == EINTR)
nwritten = 0; /* and call write() again */
else
return (-1); /* error */
}
nleft -= nwritten;
ptr += nwritten;
}
return (n);
}
void Writen(int fd, void *ptr, size_t nbytes)
{
if (writen(fd, ptr, nbytes) != nbytes)
err_sys("writen error");
}
void Close(int fd)
{
if (close(fd) == -1)
err_sys("close error");
}
#endifmyhead.h 文件
#ifndef _MYHEAD_H
#define _MYHEAD_H
#define LISTENQ 1024
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
class mySelect
{
public:
mySelect(const char *_ip, const int _port) : ip(_ip), port(_port) { run(ip, port); }
~mySelect();
int run(const char *ip, const int port);
private:
const int port;
const char *ip;
/*（maxfd+1）是select函数的第一个参数的当前值
listenfd 是监听套接字
maxi 是client 数组当前使用项的最大下标
*/
int listenfd, maxfd, maxi;
int client[FD_SETSIZE]; //保存已连接套接字，刚开始初始化为 -1
fd_set rset, allset;
int nready;
};
#endif真正实现函数文件
#include "myhead.h"
#include "origin.h"
int mySelect::run(const char *ip, const int port)
{
struct sockaddr_in servaddr;
listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, ip, &servaddr.sin_addr);
servaddr.sin_port = htons(port);
Bind(listenfd, (SA *)&servaddr, sizeof(servaddr));
Listen(listenfd, LISTENQ);
maxfd = listenfd; //0,1,2 被标准I/O占用，所以第一个可用描述符是 3 ，先初始化
maxi = -1;
for (int i = 0; i < FD_SETSIZE; ++i)
client[i] = -1;
FD_ZERO(&allset);
FD_SET(listenfd, &allset); //打开监听套接字对应位
for (;;)
{
rset = allset;//每次重新调用`select`函数时都必须把所有描述符集合中关心的位置为1 。
int nready = Select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL);
if (FD_ISSET(listenfd, &rset))
{
struct sockaddr_in cliaddr;
socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);
int connfd = Accept(listenfd, (SA *)&cliaddr, &clilen);
/*
printf("new client: %s, port %d
",
Inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, 4, NULL),
ntohs(cliaddr.sin_port));
*/
int i;
for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
{
if (client[i] < 0)
{
client[i] = connfd;
break;
}
}
if (i == FD_SETSIZE)
err_sys("too many clients ");
FD_SET(connfd, &allset); //加入新的套接字
if (connfd > maxfd)
maxfd = connfd; //为了select 函数的第一个参数
if (i > maxi)
maxi = i;
if (--nready <= 0)
continue;
}
int sockfd;
ssize_t n;
char buf[MAXLINE];
for (int i = 0; i <= maxi; i++)
{
if ((sockfd = client[i]) < 0)
continue;
if (FD_ISSET(sockfd, &rset))
{ //看描述符是否在select 返回的描述符集中
bzero(&buf, sizeof(buf));
if ((n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0)
{ //对方关闭连接
Close(sockfd);
FD_CLR(sockfd, &allset);
client[i] = -1;
}
else
Writen(sockfd, buf, n);
if (--nready <= 0)
break;
}
}
}
}
mySelect::~mySelect()
{
close(listenfd);
}main 函数
#include"myhead.h"
int main(void) {
mySelect my("127.0.0.1",8081);
return 0;
}一些前提，不得不提：
（maxfd+1）是select函数的第一个参数的当前值
listenfd 是监听套接字
maxi 是client 数组当前使用项的最大下标
client[] 保存已连接套接字，刚开始全初始化为 -1
nready 也就是select 的返回值是已就绪的描述符数目。
其他的东西都是一些辅助，我们直接来分析 run 函数即可
- 初始化描述符集合，将 listenfd 所对应的位打开。
- select 等待事件发生。或者是新连接，数据，FIN,RST的到达。
- 如果监听套接字变为可读，意味这已经建立了一个新的连接，于是调用accept接受连接。client 记录已连接描述符。就绪描述符数目减一，若其值变为0，就可以避免进入下一个 for 循环。让我们可以使用select的返回值来检查未就绪的描述符。
- 检查现有连接，进行相应处理即可 。
优点：避免了为每个客户创建一个进程的开销。
测试：
程序与select函数的缺点：
上面程序的bug：
- 假设连接队列中有已经完成的客户端，那么我们就可以调用accept接受。但是万一，在accept之前，客户端发来了一个RST，这时，服务器就会阻塞在
accept上，而不能处理其他任何已经就绪的描述符了。这个有两种解决办法 ————————————–[接下来持续更新] - 假如有一个恶意的用户连接到了服务器，发了一个字节（非换行符）后进入了睡眠，会发生什么呐？服务器在第一次read之后会等着它继续发送数据，也就是阻塞于read调用。于是服务器就因为这么一个用户而被挂起了，不能为其他人服务。如何解决——————————————–[接下来持续更新]
- 没有将套接字设置为非阻塞，会导致
select之后read调用阻塞 。当某个socket接收缓冲区有新数据分节到达，然后select报告这个socket描述符可读，但随后，协议栈检查到这个新分节检验和错误，然后丢弃这个分节，这时候调用read则无数据可读，如果socket没有被设置nonblocking，此read将阻塞当前线程。
这里
select的几大缺点：
（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大（比如：内核会修改传入的参数数组，这个对于一个需要调用很多次的函数，是非常不友好的）
（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大（比如：如果任何一个sock(I/O stream)出现了数据，select 仅仅会返回，但是并不会告诉你是那个sock上有数据，于是你只能自己一个一个的找）
（3）select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024，参见FD_SETSIZE