Select函数实现原理分析

Select函数实现原理分析

2009年05月12日星期二下午 03:21

Select函数实现原理分析（转载）

select需要驱动程序的支持，驱动程序实现fops内的poll函数。select通过每个设备文件对应的poll函数提供的信息判断当前是否有资源可用(如可读或写)，如果有的话则返回可用资源的文件描述符个数，没有的话则睡眠，等待有资源变为可用时再被唤醒继续执行。

下面我们分两个过程来分析select：

1. select的睡眠过程

支持阻塞操作的设备驱动通常会实现一组自身的等待队列如读/写等待队列用于支持上层(用户层)所需的BLOCK或NONBLOCK操作。当应用程序通过设备驱动访问该设备时(默认为BLOCK操作)，若该设备当前没有数据可读或写，则将该用户进程插入到该设备驱动对应的读/写等待队列让其睡眠一段时间，等到有数据可读/写时再将该进程唤醒。

select就是巧妙的利用等待队列机制让用户进程适当在没有资源可读/写时睡眠，有资源可读/写时唤醒。下面我们看看select睡眠的详细过程。

select会循环遍历它所监测的fd_set（一组文件描述符(fd)的集合）内的所有文件描述符对应的驱动程序的poll函数。驱动程序提供的poll函数首先会将调用select的用户进程插入到该设备驱动对应资源的等待队列(如读/写等待队列)，然后返回一个bitmask告诉select当前资源哪些可用。当select循环遍历完所有fd_set内指定的文件描述符对应的poll函数后，如果没有一个资源可用(即没有一个文件可供操作)，则select让该进程睡眠，一直等到有资源可用为止，进程被唤醒(或者timeout)继续往下执行。

下面分析一下代码是如何实现的。

select的调用path如下：sys_select -> core_sys_select -> do_select

其中最重要的函数是do_select, 最主要的工作是在这里, 前面两个函数主要做一些准备工作。do_select定义如下：

int do_select(int n, fd_set_bits *fds, s64 *timeout)

{

struct poll_wqueues table;

poll_table *wait;

int retval, i;

rcu_read_lock();

retval = max_select_fd(n, fds);

rcu_read_unlock();

if (retval

return retval;

n = retval;

poll_initwait(&table);

wait = &table.pt;

if (!*timeout)

wait = NULL;

retval = 0; //retval用于保存已经准备好的描述符数，初始为0

for (;;) {

unsigned long *rinp, *routp, *rexp, *inp, *outp, *exp;

long __timeout;

set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); //将当前进程状态改为

TASK_INTERRUPTIBLE

inp = fds->in; outp = fds->out; exp = fds->ex;

rinp = fds->res_in; routp = fds->res_out; rexp = fds->res_ex;

for (i = 0; i 遍历每个描述符

unsigned long in, out, ex, all_bits, bit = 1, mask, j;

unsigned long res_in = 0, res_out = 0, res_ex = 0;

const struct file_operations *f_op = NULL;

struct file *file = NULL;

in = *inp ; out = *outp ; ex = *exp ;

all_bits = in | out | ex;

if (all_bits == 0) {

i = __NFDBITS; // //如果这个字没有待查找的描述符, 跳过这个长字(32位) continue;

}

for (j = 0; j 遍历每个长字里的每个位

int fput_needed;

if (i >= n)

break;

if (!(bit & all_bits))

continue;

file = fget_light(i, &fput_needed);

if (file) {

f_op = file->f_op;

MARK(fs_select, "%d %lld",

i, (long long)*timeout);

mask = DEFAULT_POLLMASK;

if (f_op && f_op->poll)

/* 在这里循环调用所监测的fd_set内的所有文件描述符对应的驱动程序的poll函数 */

mask = (*f_op->poll)(file, retval ? NULL : wait);

fput_light(file, fput_needed);

if ((mask & POLLIN_SET) && (in & bit)) {

res_in |= bit; //如果是这个描述符可读, 将这个位置位

retval ; //返回描述符个数加1

}

if ((mask & POLLOUT_SET) && (out & bit)) {

res_out |= bit;

retval ;

}

if ((mask & POLLEX_SET) && (ex & bit)) {

res_ex |= bit;

retval ;

}

}

cond_resched();

}

//返回结果

if (res_in)

*rinp = res_in;

if (res_out)

*routp = res_out;

if (res_ex)

*rexp = res_ex;

}

wait = NULL;

/* 到这里遍历结束。retval保存了检测到的可操作的文件描述符的个数。如果有文件可操作，则跳出for(;;)循环，直接返回。若没有文件可操作且timeout 时间未到同时没有收到signal,则执行schedule_timeout睡眠。睡眠时间长短由__timeout决定，一直等到该进程被唤醒。

那该进程是如何被唤醒的？被谁唤醒的呢？

我们看下面的select唤醒过程*/

if (retval || !*timeout || signal_pending(current))

break;

if(table.error) {

retval = table.error;

break;

}

if (*timeout