socket何时处于”读就绪状态“？---通过“应用程序大爷"和"内核孙子"对话再看重要的select函数的用法

      前面， 我已经陆续介绍过select函数的一些零碎知识， 在本文中，我们来讨论这样一个问题：socket何时处于读就绪状态？
其实主要讨论select函数， 毕竟socket的读就绪状态会导致select函数立即返回。select函数的重要性不言而喻， 我在这里就不再强调了。 需要注意的是： Windows环境下的select和Linux环境下的select大同小异， 为了便于叙述和实战， 我们以Windows下的select函数为例。

      我们再次来复习一下select函数的原型吧：int PASCAL FAR select( int nfds, fd_set FAR* readfds,　fd_set FAR* writefds, fd_set FAR* exceptfds,　const struct timeval FAR* timeout);

     nfds：是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，在Linux中必须是所有文件描述符的最大值加1，不能错！在Windows中这个参数的值无所谓，会被忽略。

     readfds：（可选）指针，指向一组等待可读性检查的套接口。

     writefds：（可选）指针，指向一组等待可写性检查的套接口。

     exceptfds：（可选）指针，指向一组等待错误检查的套接口。

     timeout：select()最多等待时间，对阻塞操作则为NULL。

     那么， select函数有什么作用呢？何时返回呢？  下面是应用程序（程序员写的， 比如你， 我）和操作系统内核（微软的一些人写的）之间的精彩对话


      内核

： 应用程序大爷， 您好， 我提供了一个名叫select的函数， 供你用， 你爱咋调用就咋调用， 具体怎么用， 请见select函数原型说明。 大爷， 您只需要负责下发命令即可， 我负责执行。

      应用程序

： 喂， 内核孙子， 我要调用你提供的select函数了， 听说你可以帮我去监测一些我感兴趣的描述符的状态？ 一旦处于所谓的就绪状态（比如读就绪状态）， 你可以报告给我， 对么？

     内核

： 是的， 大爷。

       应用程序

： 那好， 我要你去监测一些事件（比如读就绪状态）， 等待某个事件发生， 如果这个事件发生， 那你就好通知我。 否则，有你好受的。

      内核

： 好的， 大爷。 那要是大爷您定义的这个事件（比如读就绪状态）一直不发生呢？ 我建议大爷您再定义一个超时时间， 如果在这个时间内没有发生， 我给大爷您报一个超时的信息。 你看看我提供的select函数， 最后一个时间参数就是特别为您准备的。

       应用程序

： 你这个孙子很乖啊， 知道大爷我没有耐心， 主动给我报超时， 好吧， 那我就给你下发一个超时时间。 如果在超时时间内我定义的事件（比如读就绪状态）没有发生， 你务必通知到我， 否则， 没有否则！

      内核

： 一定一定。哦， 对了， 大爷， 既然我们已经沟通好了， 那我们就尝试着实战交流沟通一下吧。

       应用程序

： 好的， 好孙子。

      好吧， 精彩对话已经对完了， 我们来看看socket何时处于读就绪状态？（当socket处于读就绪状态时， select函数会立即返回）

      server1.cpp为：

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h> // winsock接口
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") // winsock实现

int main()
{
WORD wVersionRequested;  // 双字节，winsock库的版本
WSADATA wsaData;         // winsock库版本的相关信息

wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1); // 0x0101 即:257

// 加载winsock库并确定winsock版本，系统会把数据填入wsaData中
WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

// AF_INET 表示采用TCP/IP协议族
// SOCK_STREAM 表示采用TCP协议
// 0是通常的默认情况
unsigned int sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

SOCKADDR_IN addrSrv;

addrSrv.sin_family = AF_INET; // TCP/IP协议族
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
addrSrv.sin_port = htons(8888); // socket对应的端口

// 将socket绑定到某个IP和端口（IP标识主机，端口标识通信进程）
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));

// 将socket设置为监听模式，5表示等待连接队列的最大长度
listen(sockSrv, 5);

SOCKADDR_IN addrClient;
int len = sizeof(SOCKADDR);

unsigned int sockConn = accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient, &len);

int flag = 0;
scanf("%d", &flag);

if(1 == flag)
{
char sendBuf[100] = "hello";
send(sockConn, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0); // 发送数据到客户端，最后一个参数一般设置为0
}

if(2 == flag)
{
closesocket(sockConn);
}

if(3 == flag)
{
closesocket(sockSrv);
}

if(4 == flag)
{
WSACleanup();
}

while(1);

return 0;
}

      client1.cpp为：

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1);

WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
addrSrv.sin_family = AF_INET;
addrSrv.sin_port = htons(8888);

int ret = connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));

fd_set read_set;
struct timeval t;
FD_ZERO(&read_set);
FD_SET(sockClient, &read_set);
t.tv_sec = 20;
t.tv_usec = 0;

while(1)
{
ret = select(-1, &read_set, NULL, NULL, &t);
printf("ret is %d\n", ret);
Sleep(1000);
}

closesocket(sockClient);
WSACleanup();

return 0;
}

      

     实战开始啦：

     1.  开启服务端， 再开启客户端， 然后啥也不干， 过约20秒后， 客户端的select才返回0.    看来， 内核没有撒谎， 没有事件发生的时候， 超过20秒后， 确实如实把情况反馈给了应用程序， 真的很乖。 好， 我们关闭服务端和客户端。

    2.  开启服务端， 再开启客户端。 我们在服务端让flag为1， 发送数据， 制造客服端的可读就绪状态， 我们看到， 客户端的select函数立即返回了1.  看来， 内核确实如实反馈了socket的可读就绪状态。 好， 我们关闭服务端和客户端。 (备注： 在这种情况下， 一旦select检测到读就绪状态， 此时调用recv函数能立即返回)

    3. 开启服务端， 再开启客户端。 我们在服务端让flag为2， 关闭通信的socket,   我们看到， 客户端的select函数立即返回了1.  好， 我们关闭服务端和客户端。

    4. 开启服务端， 再开启客户端。 我们在服务端让flag为3， 关闭非通信的socket, 我们看到， 客户端没有啥变化， 20秒后， select函数才返回0,  实际就是1中描述的情况。 好，我们关闭服务端和客户端。

    5. 开启服务端， 再开启客户端。 我们在服务端让flag为4， 调用WSACleanup,   我们看到， 客户端的select函数立即返回了1.  好， 我们关闭服务端和客户端。

    6. 开启服务端， 再开启客户端， 然后又关掉服务端(关掉这个服务进程)， 我们看到， 客户端的select函数立即返回了1. 好， 我们把客户端也关了吧。

     别急， 还有一种情况的读就绪状态， 请直接参考我之前的博文：http://blog.csdn.net/stpeace/article/details/21129637， 我来把这个总结为第7点。

    7. 如果某socket处于监听状态（当然啦， 这肯定是服务端的某socket），且设置了readfs， 那么一旦客户端发起了connect连接， 服务端的select函数会立即返回。 由此可知， 一旦服务端的select函数返回了非负值（比如1）， 则表明肯定有客户端来connect连接， 此时服务端调用accept函数会立即成功。 具体实战请参考之前的博文。 

     总结一下： 1和4是超时返回， 2, 3, 5, 6, 7都相当于客户端套接字处于读就绪状态， 内核检测到这个读就绪状态后， select函数立即返回， 将信息报告给应用程序。 其中仅有7是特别针对服务端的socket.

     目前来讲， 我主要接触到的就是读就绪状态或者超时后select函数的返回， 至于写就绪状态下select的返回以及异常就绪状态下select函数的返回， 其实也是很简单的， 以后如果有需要， 再学学， 那也不是什么难事， 毕竟网上资料一大堆啊。 OK, 本文到此为止。