fd_set

Typ struktury mogącej reprezentować zbiór deskryptorów pliku. Zgodnie z POSIX, maksymalną liczbą deskryptorów pliku w strukturze fd_set jest wartość makra FD_SETSIZE.

Zbiory deskryptorów pliku

Podstawowymi argumentami select() są trzy „zbiory” deskryptorów pliku (zadeklarowane jako typ fd_set), pozwalające wywołującemu na oczekiwanie na trzy klasy zdarzeń na zadanym zbiorze deskryptorów pliku. Każdy argument fd_set można podać jako NULL, jeśli dla odpowiadającej klasy zdarzeń nie mają być monitorowane deskryptory pliku.

Proszę zwrócić szczególną uwagę: Po powrocie, każdy ze zbiorów deskryptorów pliku jest modyfikowany w miejscu, aby wskazać, które z deskryptorów pliku są aktualnie „gotowe”. Z tego względu, jeśli select() jest używany w pętli, zbiory muszą być zainicjowane ponownie przed każdym wywołaniem.

Zawartością zbiorów deskryptorów pliku można manipulować za pomocą następujących makr:

FD_ZERO()

Makro czyści (usuwa z niego wszystkie deskryptory pliku) set. Powinno być użyte jako pierwszy krok w inicjowaniu zbiorów deskryptorów pliku.

FD_SET()

Makro dodaje deskryptor pliku fd do zbioru set. Dodanie deskryptora pliku, który jest już obecny w zbiorze, jest instrukcją pustą i nie powoduje błędu.

FD_CLR()

Makro usuwa deskryptor pliku fd z zbioru set. Usunięcie deskryptora pliku, który nie jest obecny w zbiorze jest instrukcją pustą i nie powoduje błędu.

FD_ISSET()

select() modyfikuje zawartość zbiorów, zgodnie z regułami opisanymi niżej. Po wywołaniu select(), można skorzystać z makra FD_ISSET(), aby sprawdzić, czy deskryptor pliku jest wciąż obecny w zbiorze. FD_ISSET() zwraca wartość niezerową, jeśli deskryptor pliku fd jest obecny w zbiorze set i zero, gdy nie jest.

Argumenty

Argumenty select() są następujące:

readfds

Deskryptory pliku w tym zbiorze są monitorowane, aby sprawdzić, czy są gotowe do odczytu. Deskryptor pliku jest gotowy do odczytu, jeśli operacja odczytu nie będzie blokowała; w szczególności, deskryptor pliku jest również gotowy na końcu pliku.

Po powrocie select(), readfds zostanie wyczyszczone ze wszystkich deskryptorów pliku, poza gotowymi do odczytu.

writefds

Deskryptory pliku w tym zbiorze są monitorowane, aby sprawdzić, czy są gotowe do zapisu. Deskryptor pliku jest gotowy do zapisu, jeśli wszystkie operacje zapisu nie będą blokowały. Jednak nawet gdy deskryptor pliku jest wskazywany jako zapisywalny, duży zapis może wciąż blokować.

Po powrocie select(), writefds zostanie wyczyszczone ze wszystkich deskryptorów pliku, poza gotowymi do zapisu.

exceptfds

Deskryptory pliku w tym zbiorze są monitorowane pod kątem „szczególnych okoliczności”. Przykłady takich szczególnych okoliczności opisano w podręczniku poll(2) odnośnie POLLPRI.

Po powrocie select(), exceptfds zostanie wyczyszczone ze wszystkich deskryptorów pliku, poza tymi, dla których zaszły szczególne okoliczności.

nfds

Argument ten powinien być ustawiony na najwyższy numer deskryptora z wszystkich trzech zbiorów plus 1. Sprawdzany jest wskazany deskryptor pliku w każdym zbiorze, do tego limitu (lecz zob. USTERKI).

timeout

Argument timeout jest strukturą timeval (pokazaną niżej), określającą interwał, który powinien blokować select(), czekając na gotowość deskryptora plików. Wywołanie będzie skutkowało blokadą do momentu aż:

Proszę zauważyć, że interwał zostanie zaokrąglony w górę do dokładności zegara, a występowanie opóźnienia planisty jądra oznacza, że ten interwał może być nieznacznie przekroczony.

Jeśli oba pola struktury timeval mają wartość zero, select() niezwłocznie zakończy pracę (jest to przydatne przy odpytywaniu).

Jeśli timeout jest równe NULL, select() może blokować w nieskończoność, czekając na gotowość deskryptora pliku.

pselect()

Wywołanie systemowe pselect() pozwala aplikacjom na bezpieczne oczekiwanie, do momentu uzyskania gotowości przez deskryptor plików lub do momentu przechwycenia sygnału.

Funkcjonalność funkcji select() i pselect() jest identyczna, jeśli pominąć trzy różnice:

•

Funkcja select() używa dla parametru timeout typu struct timeval (z sekundami i mikrosekundami), podczas gdy pselect() używa typu struct timespec (z sekundami i nanosekundami).

•

Funkcja select() może aktualizować parametr timeout, aby wskazać, jak dużo czasu minęło. Funkcja pselect() nie zmienia tego parametru.

•

Funkcja select() nie przyjmuje parametru sigmask i zachowuje się, jak pselect() wywołane z NULL-em przekazanym w sigmask.

sigmask jest wskaźnikiem do maski sygnałów (zobacz sigprocmask(2)). Jeśli nie jest równe NULL, to pselect() najpierw zastępuje bieżącą maskę sygnałów maską wskazywaną przez sigmask, a następnie wywołuje funkcję „select”, a po jej zakończeniu odtwarza oryginalną maskę sygnałów (jeśli sigmask wynosi NULL, to maska sygnałów nie jest modyfikowana podczas wywołania pselect()).

Poza różnicą w precyzji argumentu timeout, następujące wywołanie pselect():

ready = pselect(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds,
                timeout, &sigmask);

jest odpowiednikiem niepodzielnego wykonania następujących funkcji:

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

Idea pselect() polega na tym, że gdy chce się oczekiwać na zdarzenie będące sygnałem lub czymś na deskryptorze pliku, potrzebny jest atomowy test zapobiegający sytuacjom wyścigu. (Przypuśćmy, że procedura obsługi sygnału ustawia globalny znacznik i kończy działanie. Wówczas, test tego znacznika globalnego, po którym następuje wywołanie select() może wisieć w nieskończoność, gdyby sygnał przybył natychmiast po teście, ale przed wywołaniem. Inaczej mówiąc, pselect zezwala na, najpierw, zablokowanie sygnałów, następnie obsłużenie dostarczonych sygnałów, aby wreszcie wywołać pselect() z pożądanym sigmask, unikając wyścigu).

Przeterminowanie

Argument timeout do select() jest strukturą następującego typu:

struct timeval {
    time_t      tv_sec;         /* sekundy */
    suseconds_t tv_usec;        /* mikrosekundy */
};

Odpowiadającym argumentem pselect() jest struktura timespec(3).

Pod Linuksem funkcja select() modyfikuje timeout, aby odzwierciedlić ilość nieprzespanego czasu; większość innych implementacji tego nie robi (POSIX.1 dopuszcza oba te zachowania). Powoduje to problemy, zarówno gdy kod linuksowy odczytujący timeout zostanie przeniesiony na inne systemy operacyjne, jak i gdy kod przeniesiony pod Linuksa z innych systemów używa ponownie struktury timeval dla wielu wywołań select() w pętli, bez powtórnej inicjacji. Prosimy rozważyć traktowanie wartości timeout jako niezdefiniowanej po zakończeniu funkcji select().

Sztuczka „potoku do siebie”

W systemach, które nie mają pselect() niezawodne (i bardziej przenośne) przechwytywanie sygnałów można osiągnąć, używając sztuczki w postaci „potoku do siebie”. W tej technice procedura obsługi sygnału zapisuje bajt do potoku, którego drugi koniec jest monitorowany przez select() w głównym programie. Aby uniknąć możliwego zablokowania przy pisaniu do potoku który może być pełny lub czytaniu z potoku który może być pusty, przy czytaniu z i pisaniu do potoku używane jest nieblokujące wejście/wyjście.

Emulowanie usleep(3)

Przed powstaniem usleep(3) niektóre programy używały wywołania select() z wszystkimi trzema zbiorami pustymi, z nfds równym zeru i niezerowym timeout. Jest to całkiem przenośny sposób pauzowania z dokładnością subsekundową.

Relacja pomiędzy powiadomieniami select() i poll()

W źródłach jądra Linux można znaleźć następujące definicje pokazujące relację pomiędzy powiadomieniami o warunkach: odczytu, zapisu i szczególnych okoliczności select(), a powiadomieniami zdarzeń zapewnianymi przez poll(2) i epoll(7):

#define POLLIN_SET  (EPOLLRDNORM | EPOLLRDBAND | EPOLLIN |
                     EPOLLHUP | EPOLLERR)
                   /* Gotowość do odczytu */
#define POLLOUT_SET (EPOLLWRBAND | EPOLLWRNORM | EPOLLOUT |
                     EPOLLERR)
                   /* Gotowość do zapisu */
#define POLLEX_SET  (EPOLLPRI)
                   /* Szczególne okoliczności */

Aplikacje wielowątkowe

Jeśli deskryptor plików monitorowany przez select() zostanie zamknięty w innym wątku, to rezultat jest nieokreślony. Na niektórych systemach uniksowych select() odblokuje go i powróci wskazując, że dany deskryptor plików jest gotowy (kolejne operacje wyjścia/wyjścia prawdopodobnie zakończą się błędem, chyba że inny proces otworzy ponownie deskryptor plików w czasie pomiędzy powrotem select() a wykonanie operacji wejścia/wyjścia. W systemie Linux (i części innych) zamknięcie deskryptora pliku w innym wątku nie wpłynie na select(). Podsumowując, każda aplikacja polegająca na konkretnym zachowaniu w takim przypadku musi być uznana za błędną.

Różnice biblioteki C/jądra

Jądro Linux pozwala deskryptorowi pliku ustawić dowolny rozmiar, na podstawie długości zbiorów do sprawdzenia z wartości nfds. Jednak w implementacji glibc, typ fd_set ma stały rozmiar. Zob. też USTERKI.

Interfejs pselect() opisany w niniejszym podręczniku jest zaimplementowany w glibc. Stojące za nim linuksowe wywołanie systemowe nazywa się pselect6(). Cechuje go nieco inne zachowanie od opisywanej funkcji opakowującej glibc.

Wywołanie systemowe pselect6() pod Linuksem modyfikuje argument timeout. Jednakże funkcja glibc ukrywa to zachowanie przez użycie dla argumentu timeout lokalnej zmiennej, która jest przekazywana do wywołania systemowego. Dlatego pselect() z glibc nie zmienia argumentu timeout, co jest zachowaniem wymaganym przez POSIX.1-2001.

Ostatnim argumentem wywołania systemowego pselect6() nie jest wskaźnik sigset_t * lecz struktura postaci:

struct {
    const kernel_sigset_t *ss;   /* Wskaźnik do zestawu sygnałów */
    size_t ss_len;               /* Rozmiar (w bajtach) obiektu, na
                                    który wskazuje 'ss' */
};

Pozwala to wywołaniu systemowemu pobrać oba wskaźniki do zestawu sygnałowego wraz z rozmiarem, biorąc pod uwagę, że większość architektur obsługuje maksymalnie 6 argumentów do wywołania systemowego. Opis różnic pomiędzy podejściem jądra i libc do zestawu sygnałów znajduje się w podręczniku sigprocmask(2).

Historyczne detale glibc

glibc 2.0 dostarczała niepoprawną wersję pselect(), która nie przyjmowała argumentu sigmask.

Od glibc 2.1 do glibc 2.2.1 konieczne było zdefiniowanie _GNU_SOURCE, aby uzyskać deklarację pselect() z <sys/select.h>.