多路复用

I/O处理的模型5种

阻塞IO

非阻塞IO

IO复用（select和poll）

信号驱动

异步IO（Posix.1 的 aio...系列函数）

IO执行的两个阶段

在Linux中，对于一次读取IO的操作，数据并不会直接拷贝到程序的程序缓冲区。通常包括两个不同阶段：
　（1）等待数据准备好，到达内核缓冲区；
　（2）从内核向进程复制数据。
　　对于一个套接字上的输入操作，第一步通常涉及等待数据从网络中到达。当所有等待分组到达时，它被复制到内核中的某个缓冲区。第二步就是把数据从内核缓冲区复制到应用程序缓冲区。

select()和poll()的I/O多路转接模型是处理I/O复用的一个高效的方法

在本实例中，分别用select()函数和poll()函数实现同一功能

1.select（）函数

// multiplex_select.c
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
 
#define MAX_BUFFER_SIZE 1024  //缓冲区的大小
#define IN_FILES         3	  //多路复用输入文件数目
#define TIME_DELAY       60   // 超时秒数
#define MAX(a,b)       ((a > b)?(a):(b))
 
int main()
{
	int fds[IN_FILES];
	char buf[MAX_BUFFER_SIZE];
	int i, res, real_read, maxfd;
	struct timeval tv;
	fd_set inset, tmp_inset;
 
	//首先以只读非阻塞方式打开两个管道文件
	fds[0] = 0;
	if((fds[1] = open("in1", O_RDONLY | O_NONBLOCK)) < 0)
	{
		printf("Open inl error!\n");
		return 1;
	}
	if((fds[2] = open("in2", O_RDONLY | O_NONBLOCK)) < 0)
	{
		printf("Open in2 error!\n");
		return 1;
	}
	//取出两个文件描述符中的较大者
	maxfd = MAX(MAX(fds[0],fds[1]),fds[2]);
	//初始化读集合inset，并在读集合中加入相应的描述集
	FD_ZERO(&inset);
 
	for(i = 0; i < IN_FILES; i++)
	{
		FD_SET(fds[i],&inset);
	}
	FD_SET(0, &inset);
	tv.tv_sec = TIME_DELAY;
	tv.tv_usec = 0;
	//循环测试该文件描述符是否准备就绪，并调用select函数对象相关文件描述符做对应操作
	while(FD_ISSET(fds[0], &inset) || FD_ISSET(fds[1], &inset)
			|| FD_ISSET(fds[2], &inset))
	{
		//文件描述符的备份，这样可以避免每次进行初始化
		tmp_inset = inset;
		res = select(maxfd + 1, &tmp_inset, NULL,NULL, &tv);
 
		switch(res)
		{
		case -1:
		{
			printf("Select error!\n");
			return 1;
		}
		break;
		case 0: //超时
		{
			printf("Time out !\n");
			return 1;
		}
		break;
		default:
		{
			for(i = 0; i < IN_FILES; i++)
			{
				if (FD_ISSET(fds[i], &tmp_inset))
				{
					memset(buf, 0, MAX_BUFFER_SIZE);
					real_read = read(fds[i], buf, MAX_BUFFER_SIZE);
					if(real_read < 0)
					{
						if(errno != EAGAIN)
						{
							return 1;
						}
					}
					else if (!real_read)
					{
						close(fds[i]);
						FD_CLR(fds[i], &inset);
					}
					else
					{
						if (i == 0)
						{
							//主程序终端控制
							if((buf[0] == 'q') || (buf[0] == 'Q'))
							{
								return 1;
							}
						}
						else
						{
							//显示管道输入字符串
							buf[real_read] = '\0';
							printf("%s", buf);
						}
					}
				}
			}
		}
		break;
		}
	}
	return 0;
}

为了充分表现select()调用的功能，在运行主程序的时候，需要打开3个虚拟终端：
首先：用mknod 创建两个管道in1和in2
在另外两个终端上分别运行 cat > in1 和cat > in2
同时在第三个虚拟终端上运行主程序
（在两个管道终端上输入字符串，在主程序上可以观察到同样的内容在虚拟终端上逐行显示，结束主程序输入Q即可）

mknod in1 p
mknod in2 p

cat > in1
cat > in2

./multiplex_select

注:所有的文件，管道 尽量都在同一目录（文件夹）下，可以避免寻找路径问题

2.poll()

select()函数存在一系列的问题
例如：内核必须检查多余的文件描述符，每次调用select()之后必须重置被监听的文件描述符集，而且可监听的文件个数首先等
实际上，poll机制与select机制相比效率更高，使用范围更广，下面给出用poll()函数实现同样功能的代码

// multiplex_poll.c

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>
#include <poll.h>
#include <string.h>
 
#define MAX_BUFFER_SIZE 1024  //缓冲区的大小
#define IN_FILES         3	  //多路复用输入文件数目
#define TIME_DELAY       60   // 超时秒数
#define MAX(a,b)	     ((a > b)?(a):(b))
 
int main(void)
{
	struct pollfd fds[IN_FILES];
	char buf[MAX_BUFFER_SIZE];
	int i, res, real_read, maxfd;
 
	//首先按照一定的权限打开两个源文件
	fds[0].fd = 0;
	if((fds[1].fd = open("in1", O_RDONLY |O_NONBLOCK)) < 0)
	{
		printf("Open in1 error!\n");
		return 1;
	}
	if((fds[2].fd = open("in2", O_RDONLY | O_NONBLOCK)) < 0)
	{
		printf("Open in2 error!\n");
		return 1;
	}
	//取出两个文件描述符中的较大者
	for(i = 0; i < IN_FILES; i++)
	{
		fds[i].events = POLLIN;
	}
	//循环测试该文件描述符是否准备就绪，并调用select函数对象相关文件描述符做对应操作
	while(fds[0].events || fds[1].events
			|| fds[2].events)
	{
		if(poll(fds, IN_FILES,0) < 0)
		{
			printf("Poll error!\n");
			return 1;
		}
		for (i = 0; i < IN_FILES; i++)
		{
			if (fds[i].revents)
			{
				memset(buf, 0, MAX_BUFFER_SIZE);
				real_read = read (fds[i].fd, buf, MAX_BUFFER_SIZE);
				if (real_read < 0)
				{
					if (errno != EAGAIN)
					{
						return 1;
					}
				}
				else if (!real_read)
				{
					close(fds[i].fd);
					fds[i].events = 0;
				}
				else
				{
					if (i == 0)
					{
						if ((buf[0] == 'q') || (buf[0] == 'Q'))
						{
							return 1;
						}
					}
					else
					{
						buf[real_read] = '\0';
						printf("%s", buf);
					}
				}// end of if real_read
			} //end of if revents
		} //end of for
	} //end of while
	return 0;
}

运行的结果与select程序类似