从select的一个死循环谈epoll的ET模式
最近写程序遇到一个问题，就是发现select监听标准输出的时候遇到了死循环，具体程序如下程序一。程序的意图是每当用户在控制台有任何输入，就输出”hello world！”。
程序一：
#include
#include
#include
#include
int
main(int argc, char *argv[])
{
int maxfdp1;
char buf[256];
fd_set rset;
maxfdp1=STDIN_FILENO+1;
for(;;)
{
FD_ZERO(&rset);
FD_SET(STDIN_FILENO,&rset);
select(maxfdp1,&rset,NULL,NULL,NULL);
if(FD_ISSET(STDIN_FILENO,&rset))
{
printf("hello world!\n");
}
}
return 0;
}
运行结果：
结果会循环输出“hello world！”，这是为什么呢？也就是当我们输入任意字符后，select每次都判断标准输入的描述符就绪。造成这种情况的原因要从select的机制说起。如下图所示：
没一个文件描述符（fd）与一个缓冲关联，select对fd的监听其实就是监听fd的缓冲，当缓冲中有数据要读的时候，select就认为该fd可读就绪，当缓冲中有数据待写的时候，select就认为该fd可写就绪。
下面我们在分析一下我们的程序一，当输入任意字符，比如：“abc”，则“abc”被放在标准输入的缓冲当中，此时缓冲中有数据（abc）待读，所以select返回STDIN_FILENO就绪，程序输出“hello World！”。紧接着进入下一次循环，select重新将STDIN_FILENO加入监听的描述符集，由于刚刚的“abc”并没有被读出，所以仍在缓冲中，此时STDIN_FILENO的缓冲中仍有数据等待读，所以select又返回STDIN_FILENO可读就绪，又一次输出“hello world！”。
之后循环情况类似，由于缓冲的的“待读”数据始终还在，所以每次select都直接返回STDIN_FILENO就绪，每次都输出“hello world！”，这就是造成程序死循环的原因。那么让偶们如何解决呢？
方法一：将缓冲区中的“待读”数据读出，程序修改如下所示：
if(FD_ISSET(STDIN_FILENO,&rset))
{
read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf));//将缓冲区的数据读出（读入buf数组）
printf("hello world!\n");
}
修改后程序正常运行（任意输入后，输出“hello world！”）。我们在做如下实验——输入多个字符，制度出部分字符。修改程序做如下修改：
char buf[2];//将buf长度改为2，每次从缓冲区读入两个字符
程序运行结果如下：
分析：
（1） 输入一个字符’s’,s被放入缓冲区，同时放入缓冲区中的还有换行符’\n’,缓冲区中有待读数据，select返回读就绪，read将’s\n’读出，缓冲区清空，select再次阻塞。
（2） 输入两个”dd”，缓冲区中的数据变为”dd\n”，select返回读就绪，read读出两个字符——”ss”，输出hello world！此时缓冲区中还有’\n’，所以下一次select依然返回读就绪，之后read将’\n’读出，输出hello world！，缓冲区清空，select阻塞。
（3） 之后输入三个字符，四个字符的情况类似，不在分析。
到此，我们将程序一基本分析清楚，但我们的讨论远没有结束。因为，这个程序的现象令我想起了另一个知识点——epoll的LT和ET模式。
关于ET和LT模式的介绍，之前的博文已经写得很详细了，这里不再重复。这里想说的是，以上程序一的现象正式LT模式的一个典型实例，也是LT模式的一个缺陷。我们知道select和poll都是采用LT模式，并且只有这一种模式。所以，使用select或者poll要想解决程序一的问题只能采用方法一。下面我们采用epoll的ET模式解决，也就是方法二。代码如下。
程序二:
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(void)
{
int epfd,nfds;
struct epoll_event ev,events[5];//ev用于注册事件，数组用于返回要处理的事件
epfd=epoll_create(1);//只需要监听一个描述符——标准输入
ev.data.fd=STDIN_FILENO;
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;//监听读状态同时设置ET模式
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,STDIN_FILENO,&ev);//注册epoll事件
for(;;)
{
nfds=epoll_wait(epfd,events,5,-1);
for(int i=0;i
{
if(events[i].data.fd==STDIN_FILENO)
cout<<"hello world!"<
}
}
}
运行结果：
可以发现，使用ET模式，程序正常运行，虽然输入缓冲区的数据并没有被读出，但是只要没有新的数据进入，epoll就不再被通知（只被通知一次），当再次输入数据，又有新的数据进入缓冲时才会触发epoll，再次返回读就绪，输出”hello world！”。
我们再看看使用LT模式的情况，将程序二以下修改：
ev.events=EPOLLIN;//默认使用LT模式
运行结果：
可以发现和select的结果一样。