ИМЯ¶

select, pselect, FD_CLR, FD_ISSET, FD_SET, FD_ZERO - многопоточный синхронный ввод-вывод

СИНТАКСИС¶

/* в соответствии с POSIX.1-2001, POSIX.1-2008 */
#include <sys/select.h>

/* в соответствии с ранними стандартами */
#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);

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
void FD_ZERO(fd_set *set);
#include <sys/select.h>

int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
            fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,
            const sigset_t *sigmask);

Требования макроса тестирования свойств для glibc (см. feature_test_macros(7)):

pselect(): _POSIX_C_SOURCE >= 200112L

ОПИСАНИЕ¶

select() and pselect() allow a program to monitor multiple file descriptors, waiting until one or more of the file descriptors become "ready" for some class of I/O operation (e.g., input possible). A file descriptor is considered ready if it is possible to perform a corresponding I/O operation (e.g., read(2) without blocking, or a sufficiently small write(2)).

Вызов select() может следить только за номерами файловых дескрипторов, которые меньше FD_SETSIZE; вызов poll(2) не имеет этого ограничения. Смотрите ДЕФЕКТЫ.

Работа select() и pselect() идентична за исключением трёх моментов:

(i)

В вызове select() время ожидания задаётся в структуре struct timeval (с секундами и микросекундами), а в pselect() используется структура struct timespec (с секундами и наносекундами).

(ii)

Вызов select() может обновить аргумент timeout, который показывает сколько времени прошло. Вызов pselect() не изменяет этот аргумент.

(iii)

Вызов select() не имеет аргумента sigmask, и ведёт себя также как pselect(), если при вызове было указано значение sigmask равное NULL.

Отслеживаются 3 независимых набора файловых дескрипторов. В тех, что перечислены в readfds, будет отслеживаться появление символов, доступных для чтения (проверяется доступность чтения без блокировки; в частности, файловый дескриптор готов для чтения, если он указывает на конец файла). Файловые дескрипторы, указанные в writefds, будут отслеживаться для возможности записи без блокировки, если доступно пространство для записи (хотя при большом количестве данных для записи будет по-прежнему выполнена блокировка). Файловые дескрипторы, указанные в exceptfds, будут отслеживаться для обнаружения исключительных условий (примеры некоторых исключительных условий смотрите в описании POLLPRI из poll(2)).

При возврате из вызова наборы файловых дескрипторов изменяются, показывая какие файловые дескрипторы фактически изменили состояние (то есть, если используется select() в цикле, то наборы должны переинициализироваться перед каждым вызовом).

Значение каждого из трёх наборов файловых дескрипторов может быть задано как NULL, если слежение за определённым классом событий над файловыми дескрипторами не требуется.

Four macros are provided to manipulate the sets. FD_ZERO() clears a set. FD_SET() and FD_CLR() respectively add and remove a given file descriptor from a set. FD_ISSET() tests to see if a file descriptor is part of the set; this is useful after select() returns.

Значение nfds должно быть на единицу больше самого большого номера файлового дескриптора из всех трёх наборов плюс 1. Указанные файловые дескрипторы в каждом наборе проверяются до этого порога (но смотрите ДЕФЕКТЫ).

В аргументе timeout указывается интервал, на который должен заблокироваться select() в ожидании готовности файлового дескриптора. Вызов будет блокирован пока:

• файловый дескриптор не станет готов;
• вызов не прервётся обработчиком сигнала;
• не истечёт время ожидания.

Заметим, что интервал timeout будет округлён с точностью системных часов, а из-за задержки при планировании в ядре блокирующий интервал будет немного больше. Если оба поля структуры timeval равны нулю, то select() завершится немедленно (полезно при опросе (polling)). Если значение timeout равно NULL (время ожидания не задано), то select() может блокировать работу неопределённо долго.

Значение sigmask является указателем на маску сигналов (смотрите sigprocmask(2)); если оно не равно NULL, то сначала pselect() заменяет текущую маску сигналов на заданную sigmask, затем выполняет функцию «select», после чего восстанавливает первоначальную сигнальную маску.

Кроме различия в точности аргумента timeout вызов pselect()

ready = pselect(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds,


                timeout, &sigmask);

эквивалентен атомарному выполнению следующих вызовов:

sigset_t origmask;
pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &sigmask, &origmask);
ready = select(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds, timeout);
pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &origmask, NULL);

Причина необходимости pselect() в том, что если нужно ждать какого-то сигнала или готовности файлового дескриптора, то необходимо атомарное тестирование для избежания состязательности. (Предположим, что обработчик сигнала устанавливает глобальный флаг и завершается. В этом случае тест этого глобального флага после вызова select() мог бы длиться бесконечно, если сигнал прибыл бы сразу после тестирования, но до вызова. В отличие от этого, pselect() позволяет сначала заблокировать сигналы, обработать уже поступившие и затем вызвать pselect() с желаемым значением sigmask, избегая состязательности.)

struct timeval {


    long    tv_sec;         /* секунды */


    long    tv_usec;        /* микросекунды */
};

struct timespec {


    long    tv_sec;         /* секунды */


    long    tv_nsec;        /* наносекунды */
};

ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ¶

При успешном выполнении select() и pselect() возвращают количество файловых дескрипторов, находящихся в трёх возвращаемых наборах (то есть, общее количество бит, установленных в readfds, writefds, exceptfds), при чём это количество может быть нулевым, если время ожидания истекло, а интересующие события так и не произошли. При ошибке возвращается значение -1, а переменной errno присваивается соответствующий номер ошибки; наборы файловых дескрипторов не изменяются и значение timeout становится неопределённым.

ОШИБКИ¶

EBADF

В одном из наборов находится неверный файловый дескриптор (возможно файловый дескриптор уже закрыт, или при работе с ним произошла ошибка). Однако смотрите ДЕФЕКТЫ.

EINTR

При выполнении поступил сигнал; см. signal(7).

EINVAL

Значение nfds отрицательно или превышает ограничение ресурса RLIMIT_NOFILE (смотрите getrlimit(2)).

EINVAL

Значение, содержащееся внутри timeout, некорректно.

ENOMEM

Не удалось выделить память для внутренних таблиц.

ВЕРСИИ¶

Вызов pselect() был добавлен в ядро Linux версии 2.6.16. До этого pselect() эмулировался в glibc (но, см. ДЕФЕКТЫ).

СООТВЕТСТВИЕ СТАНДАРТАМ¶

Вызов select() соответствует POSIX.1-2001, POSIX.1-2008 и 4.4BSD (впервые select() появился в 4.2BSD). Обычно перенос выполняется с не-BSD систем и на них, если они поддерживают уровень BSD-сокетов (включая варианты System V). Однако, заметим, что вариант System V, обычно, устанавливает значение переменной timeout перед выходом, а вариант BSD - нет.

Вызов pselect() определён в стандартах POSIX.1g, в POSIX 1004.1-2001 и POSIX.1-2008.

ЗАМЕЧАНИЯ¶

fd_set представляет собой буфер фиксированного размера. Выполнение FD_CLR() или FD_SET() с отрицательным значением fd, равным или большим чем FD_SETSIZE, приводит к неопределённому поведению. Более того, согласно POSIX fd должен быть корректным файловым дескриптором.

В некоторых системах UNIX вызов select() может завершаться с ошибкой EAGAIN, если системе не удаётся выделить внутренние ресурсы ядра, вместо ошибки ENOMEM, как это происходит в Linux. В POSIX эта ошибка указана для poll(2), но не для select(). В переносимых программах лучше ожидать EAGAIN в цикле, как для EINTR.

В системах без pselect(), надёжного (и более переносимого) перехвата сигнала можно достичь с помощью трюка с каналом в самого себя. В этом методе обработчик сигнала пишет байт в канал, чей второй конец отслеживается select() в основной программе (чтобы избежать возможной блокировки при записи в канал, который может быть заполнен, или при чтении из канала, который может быть пуст, нужно использовать неблокирующий ввод/вывод).

Что касается задействованных типов, классическим вариантом является структура timeval с двумя полями типа long (как показано ниже), которая определена в <sys/time.h>. В POSIX.1:

struct timeval {


    time_t         tv_sec;     /* секунды */


    suseconds_t    tv_usec;    /* микросекунды */
};

где структура определена в <sys/select.h>, а типы данных time_t и suseconds_t определены в <sys/types.h>.

Что касается прототипов, классическим вариантом является объявление select() в <time.h>. Согласно POSIX.1 объявления select() и pselect() должны включаться в <sys/select.h>.

В <sys/select.h> из glibc 2.0 указан ошибочный прототип pselect(). В glibc 2.1 до версии 2.2.1 pselect() доступен при определённом _GNU_SOURCE. Требования, которые необходимы для работы с glibc начиная с версии 2.2.2, показаны в разделе ОБЗОР.

#define POLLIN_SET (POLLRDNORM | POLLRDBAND | POLLIN | POLLHUP |


                    POLLERR)


                   /* готов для чтения */
#define POLLOUT_SET (POLLWRBAND | POLLWRNORM | POLLOUT | POLLERR)


                   /* готов для записи */
#define POLLEX_SET (POLLPRI)


                   /* исключительное условие */

struct {


    const kernel_sigset_t *ss;   /* указатель на набор сигналов */


    size_t ss_len;               /* размер (в байтах) объекта,


                                    на который указывает «ss» */
};

ДЕФЕКТЫ¶

В POSIX разрешено в реализации определять верхнее ограничение, объявляемое через константу FD_SETSIZE, для диапазона файловых дескрипторов, который можно задать в наборе файловых дескрипторов. Ядро Linux не имеет фиксированного ограничения, но реализация glibc использует тип fd_set постоянного размера, определяет FD_SETSIZE равным 1024, а также предоставляет набор макросов операций FD_*(), учитывающих это ограничение. Для слежения за файловыми дескрипторами большими чем 1023 используйте вызов poll(2).

Согласно POSIX, select() должен проверять все файловые дескрипторы, указанные в трёх наборах файловых дескрипторов до верхнего порога nfds-1. Однако текущая реализация игнорирует любой файловый дескриптор в этих наборах, значение которого больше максимального номера файлового дескриптора, который в настоящий момент открыт процессом. Согласно POSIX, такой файловый дескриптор, указанный в любом наборе, должен приводить к ошибке EBADF.

Glibc 2.0 предоставляет версию pselect(), которая не принимает аргумент sigmask.

Начиная с версии 2.1, glibc предоставляет эмуляцию pselect(), которая реализована с помощью sigprocmask(2) и select(). Эта реализация остаётся уязвимой к той самой состязательности, для устранения которой и был разработан pselect(). В современных версии glibc используется (бессостязательный) системный вызов pselect(), если он предоставляется ядром.

В Linux, вызов select() может сообщать о файловом дескрипторе сокета как о «готовом для чтения», хотя при последующем чтении произойдёт блокировка. Это может случиться, например, когда данные прибыли, но при анализе их контрольная сумма не совпала и они были отброшены. Также могут быть другие обстоятельства, при которых файловый дескриптор ошибочно считается готовым. Поэтому, возможно безопасней будет использовать для сокетов O_NONBLOCK, которые не должны блокироваться.

В Linux, вызов select() также изменяет timeout, если он прерван обработчиком сигнала (т. е., возвращается ошибка EINTR). Согласно POSIX.1 это не разрешено. В Linux системный вызов pselect() действует также, но обёртка glibc скрывает это поведение копируя перед вызовом timeout в локальную переменную и передавая её в системный вызов.

ПРИМЕР¶

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int
main(void)
{


    fd_set rfds;


    struct timeval tv;


    int retval;


    /* Следить, когда в stdin (fd 0) что-нибудь появится. */


    FD_ZERO(&rfds);


    FD_SET(0, &rfds);


    /* Ждать не больше пяти секунд. */


    tv.tv_sec = 5;


    tv.tv_usec = 0;


    retval = select(1, &rfds, NULL, NULL, &tv);


    /* Больше не полагаться на значение tv! */


    if (retval == -1)


        perror("select()");


    else if (retval)


        printf("Есть данные.\n");


        /* FD_ISSET(0, &rfds) will be true. */


    else


        printf("Данные не появились в течение пяти секунд.\n");


    exit(EXIT_SUCCESS);
}

СМ. ТАКЖЕ¶

accept(2), connect(2), poll(2), read(2), recv(2), restart_syscall(2), send(2), sigprocmask(2), write(2), epoll(7), time(7)

Обсуждение и примеры смотрите в select_tut(2).

ЗАМЕЧАНИЯ¶

Эта страница является частью проекта Linux man-pages версии 4.16. Описание проекта, информацию об ошибках и последнюю версию этой страницы можно найти по адресу https://www.kernel.org/doc/man-pages/.

ПЕРЕВОД¶

Русский перевод этой страницы руководства был сделан Alexander Golubev <fatzer2@gmail.com>, Azamat Hackimov <azamat.hackimov@gmail.com>, Hotellook, Nikita <zxcvbnm3230@mail.ru>, Spiros Georgaras <sng@hellug.gr>, Vladislav <ivladislavefimov@gmail.com>, Yuri Kozlov <yuray@komyakino.ru> и Иван Павлов <pavia00@gmail.com>

Этот перевод является бесплатной документацией; прочитайте Стандартную общественную лицензию GNU версии 3 или более позднюю, чтобы узнать об условиях авторского права. Мы не несем НИКАКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ.

Если вы обнаружите ошибки в переводе этой страницы руководства, пожалуйста, отправьте электронное письмо на man-pages-ru-talks@lists.sourceforge.net.