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BEZEICHNUNG
select, pselect, FD_CLR, FD_ISSET, FD_SET, FD_ZERO - synchrones E/A-Zeitmultiplexverfahren
ÜBERSICHT
/* laut POSIX.1-2001, POSIX.1-2008 */
#include <sys/select.h>
/* laut früherer Standards */
#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);
Mit Glibc erforderliche Makros (siehe feature_test_macros(7)):
pselect(): _POSIX_C_SOURCE >= 200112L || _XOPEN_SOURCE >= 600
BESCHREIBUNG
Mit den Funktionen select() und pselect() kann ein Programm mehrere Dateideskriptoren
überwachen und warten, bis ein oder mehrere der Dateideskriptoren »bereit« für eine Klasse
von E/A-Operationen sind (z. B. Eingabe möglich). Ein Dateideskriptor gilt als bereit,
wenn es möglich ist, eine entsprechende E/A-Operation (z.B. read (2) ohne zu blockieren
oder ein hinreichend kleines write(2)) durchzuführen.
Das Verhalten von select() und pselect() ist bis die folgenden drei Unterschiede
identisch:
(i) select() verwendet für Zeitbegrenzungen (timeouts) eine struct timeval (mit
Sekunden und Mikrosekunden), während pselect() stattdessen eine struct timespec
(mit Sekunden und Nanosekunden) verwendet.
(ii) Während select() das Argument timeout ändern darf, um die verbleibende Zeit
anzugeben, verändert pselect() dieses Argument nicht.
(iii) Die Funktion select() hat keinen Parameter sigmask und verhält sich wie pselect,
wenn ihr für sigmask ein NULL-Zeiger übergeben wird.
Es werden drei voneinander unabhängige Mengen von Deskriptoren überwacht. Bei den in
readfds enthaltenen wird darauf geachtet, ob neue Zeichen zum Lesen ankommen (genauer: ob
eine Leseoperation nicht blockiert; insbesondere ist ein Dateideskriptor auch am Dateiende
(EOF) bereit). Die in writefds angegebenen werden darauf überwacht, ob Platz zum Schreiben
verfügbar ist (ein größerer Schreibaufruf kann aber dennoch blockieren) und die in
exceptfds werden auf Ausnahmen (exceptions) überwacht. Wenn die Funktion beendet wird,
werden die Mengen so verändert, dass sie anzeigen, welcher Deskriptor seinen Status
geändert hat. Jeder der drei Mengen von Deskriptoren kann als NULL angegeben werden, falls
für die entsprechenden Dateideskriptoren keine Klassen oder Ereignisse überwacht werden
müssen.
Es werden vier Makros bereitgestellt, um mit diesen Mengen zu arbeiten. FD_ZERO() löscht
eine Menge, FD_SET() fügt einen Deskriptor zu einer Menge hinzu und FD_CLR() löscht
diesen. FD_ISSET() prüft, ob der Deskriptor in der Menge enthalten ist. Das ist
insbesondere nach einem Aufruf von select() nützlich.
nfds entspricht der Nummer des am höchsten nummerierten Dateideskriptors in allen drei
Mengen, plus 1.
Das Argument timeout legt das Intervall fest, das select() warten sollte, bis ein
Dateideskriptor bereit wird. Der Aufruf wird blockieren, bis entweder:
* ein Dateideskriptor bereit wird,
* der Aufruf durch einen Signal-Handler unterbrochen wird, oder
* die Wartezeit (timeout) abläuft.
Beachten Sie, das das Intervall timeout auf die Auflösung der Systemuhr aufgerundet wird.
Durch Verzögerungen beim Kernel-Scheduling kann dieser Wert nochmals etwas größer werden.
Falls beide Felder der Struktur timeval gleich null sind, kehrt select() sofort zurück.
(Das ist praktisch für Polling). Falls timeout gleich NULL ist (kein timeout), kann
select() auf unbestimmte Zeit blockieren.
sigmask ist ein Zeiger auf eine Signalmaske (siehe sigprocmask(2)); falls er ungleich NULL
ist, ersetzt pselect() zuerst die aktuelle Signalmaske mit derjenigen, auf die sigmask
weist, erledigt danach die »select«-Funktion und stellt als Letztes die ursprüngliche
Signalmaske wieder her.
Abgesehen von der unterschiedlichen Genauigkeit des timeout-Arguments ist der
pselect()-Aufruf
ready = pselect(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds,
timeout, &sigmask);
äquivalent zur atomaren (unterbrechungsfreien, aufeinanderfolgenden) Ausführung der
folgenden Aufrufe:
sigset_t origmask;
pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &sigmask, &origmask);
ready = select(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds, timeout);
pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &origmask, NULL);
Falls man auf die Verfügbarkeit eines Signals oder eines Dateideskriptors warten möchte,
ist zur Vermeidung von Wettlaufsituationen (race conditions) eine atomare Prüfung
erforderlich, die von pselect() erledigt wird. (Angenommen, der Signal Handler setzt ein
globales Flag und kehrt zurück. Dann könnte eine Prüfung dieses globalen Flags gefolgt von
einem Aufruf von select() auf unbestimmte Zeit hängen, wenn das Signal zwischen der
Prüfung und vor dem Aufruf von select() eintrifft. Im Gegensatz dazu ermöglicht es
pselect() zuerst Signale zu blockieren, die eingetroffenen Signale abzuarbeiten und
anschließend pselect() mit der gewünschten sigmask aufzurufen, um Race Conditions zu
vermeiden.)
Die Wartezeit (timeout)
Die Zeitstrukturen sind in <sys/time.h> als
struct timeval {
long tv_sec; /* Sekunden */
long tv_usec; /* Mikrosekunden */
};
und
struct timespec {
long tv_sec; /* Sekunden */
long tv_nsec; /* Nanosekunden */
};
definiert. (Sehen Sie sich aber weiter unten die Besonderheiten der POSIX.1-Versionen an.)
Es gibt Code, der select wie folgt aufruft: alle drei Deskriptor-Mengen leer, nfds gleich
null und ein von NULL verschiedenes timeout als recht portabler Weg, um mit Auflösungen
unterhalb einer Sekunde zu schlafen.
Unter Linux modifiziert select() timeout, um die nicht schlafend verbrachte Zeit
anzuzeigen; die meisten anderen Implementierungen tun das nicht. (POSIX.1 lässt beiderlei
Verhalten zu.) Dies führt zu Problemen sowohl bei der Portierung von Linux-Code, der
timeout liest, auf andere Betriebssysteme als auch bei der Portierung von Code nach Linux,
der eine struct timeval in einer Schleife für mehrfache Aufrufe von select() nutzt, ohne
sie erneut zu initialisieren. Gehen Sie davon aus, dass timeout nach der Rückkehr aus
select() nicht definiert ist.
RÜCKGABEWERT
Bei Erfolg geben select() und pselect() die Anzahl der Datei-Deskriptoren in den drei
zurückgegebenen Deskriptor-Mengen zurück. (Das entspricht der Gesamtzahl von Bits, die in
readfds, writefds und exceptfds gesetzt sind.) Der Wert kann null sein, falls die
Wartezeit abläuft, ohne das irgendetwas von Bedeutung geschieht. Wenn ein Fehler auftritt,
wird -1 zurückgegeben und errno gesetzt, um den Fehler anzugeben. Die
Datei-Deskriptor-Mengen bleiben unverändert und timeout wird undefiniert.
FEHLER
EBADF In einem der Mengen wurde ein ungültiger Dateideskriptor angegeben. (Vielleicht war
es ein schon geschlossener Dateideskriptor oder einer, bei dem ein Fehler
aufgetreten ist.)
EINTR Ein Signal wurde abgefangen; siehe signal(7).
EINVAL nfds ist negativ oder übersteigt die Ressourcenbegrenzung RLIMIT_NOFILE (siehe
getrlimit(2)).
EINVAL Der Wert von timeout ist ungültig.
ENOMEM Speicher für interne Tabellen konnte nicht bereitgestellt werden.
VERSIONEN
pselect() wurde im Linux-Kernel 2.6.16 hinzugefügt. Vorher wurde pselect() in der Glibc
emuliert (siehe aber FEHLER).
KONFORM ZU
select() conforms to POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, and 4.4BSD (select() first appeared in
4.2BSD). Generally portable to/from non-BSD systems supporting clones of the BSD socket
layer (including System V variants). However, note that the System V variant typically
sets the timeout variable before exit, but the BSD variant does not.
pselect() ist in POSIX.1g und in POSIX.1-2001 und in POSIX.1-2008 definiert.
ANMERKUNGEN
An fd_set is a fixed size buffer. Executing FD_CLR() or FD_SET() with a value of fd that
is negative or is equal to or larger than FD_SETSIZE will result in undefined behavior.
Moreover, POSIX requires fd to be a valid file descriptor.
Concerning the types involved, the classical situation is that the two fields of a timeval
structure are typed as long (as shown above), and the structure is defined in
<sys/time.h>. The POSIX.1 situation is
struct timeval {
time_t tv_sec; /* Sekunden */
suseconds_t tv_usec; /* Mikrosekunden */
};
where the structure is defined in <sys/select.h> and the data types time_t and suseconds_t
are defined in <sys/types.h>.
Concerning prototypes, the classical situation is that one should include <time.h> for
select(). The POSIX.1 situation is that one should include <sys/select.h> for select()
and pselect().
Under glibc 2.0, <sys/select.h> gives the wrong prototype for pselect(). Under glibc 2.1
to 2.2.1, it gives pselect() when _GNU_SOURCE is defined. Since glibc 2.2.2, the
requirements are as shown in the SYNOPSIS.
Multithreaded applications
If a file descriptor being monitored by select() is closed in another thread, the result
is unspecified. On some UNIX systems, select() unblocks and returns, with an indication
that the file descriptor is ready (a subsequent I/O operation will likely fail with an
error, unless another the file descriptor reopened between the time select() returned and
the I/O operations was performed). On Linux (and some other systems), closing the file
descriptor in another thread has no effect on select(). In summary, any application that
relies on a particular behavior in this scenario must be considered buggy.
Unterschiede C-Bibliothek/Kernel
The pselect() interface described in this page is implemented by glibc. The underlying
Linux system call is named pselect6(). This system call has somewhat different behavior
from the glibc wrapper function.
The Linux pselect6() system call modifies its timeout argument. However, the glibc
wrapper function hides this behavior by using a local variable for the timeout argument
that is passed to the system call. Thus, the glibc pselect() function does not modify its
timeout argument; this is the behavior required by POSIX.1-2001.
Das finale Argument des Systemaufrufs pselect6() ist kein sigset_t *-Zeiger, sondern eine
Struktur der folgenden Form:
struct {
const sigset_t *ss; /* Zeiger auf Signalgruppe */
size_t ss_len; /* Größe (in Bytes) auf das Objekt, auf das
durch »ss« gezeigt wird */
};
Dies erlaubt es dem Systemaufruf, sowohl einen Zeiger auf die Signalgruppe als auch seine
Größe zu ermitteln und dabei zu berücksichtigen, dass die meisten Architekturen eine
maximale Anzahl von 6 Argumenten für einen Systemaufruf erlauben.
FEHLER
Glibc 2.0 stellte eine Version von pselect() bereit, die das Argument sigmask nicht
akzeptierte.
Starting with version 2.1, glibc provided an emulation of pselect() that was implemented
using sigprocmask(2) and select(). This implementation remained vulnerable to the very
race condition that pselect() was designed to prevent. Modern versions of glibc use the
(race-free) pselect() system call on kernels where it is provided.
On systems that lack pselect(), reliable (and more portable) signal trapping can be
achieved using the self-pipe trick. In this technique, a signal handler writes a byte to a
pipe whose other end is monitored by select() in the main program. (To avoid possibly
blocking when writing to a pipe that may be full or reading from a pipe that may be empty,
nonblocking I/O is used when reading from and writing to the pipe.)
Under Linux, select() may report a socket file descriptor as "ready for reading", while
nevertheless a subsequent read blocks. This could for example happen when data has arrived
but upon examination has wrong checksum and is discarded. There may be other circumstances
in which a file descriptor is spuriously reported as ready. Thus it may be safer to use
O_NONBLOCK on sockets that should not block.
On Linux, select() also modifies timeout if the call is interrupted by a signal handler
(i.e., the EINTR error return). This is not permitted by POSIX.1. The Linux pselect()
system call has the same behavior, but the glibc wrapper hides this behavior by internally
copying the timeout to a local variable and passing that variable to the system call.
BEISPIEL
#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;
/* Beobachte stdin (fd 0), um zu sehen, wenn es Eingaben gibt. */
FD_ZERO(&rfds);
FD_SET(0, &rfds);
/* Warte bis zu fünf Sekunden. */
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
retval = select(1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
/* Verlassen Sie sich jetzt nicht auf den Wert von tv! */
if (retval == -1)
perror("select()");
else if (retval)
printf("Daten sind jetzt verfügbar.\n");
/* FD_ISSET(0, &rfds) werden wahr sein. */
else
printf("Innerhalb von fünf Sekunden keine Daten.\n");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
SIEHE AUCH
accept(2), connect(2), poll(2), read(2), recv(2), restart_syscall(2), send(2),
sigprocmask(2), write(2), epoll(7), time(7)
Für eine Anleitung mit Diskussionen und Beispielen lesen Sie select_tut(2).
KOLOPHON
Diese Seite ist Teil der Veröffentlichung 4.04 des Projekts Linux-man-pages. Eine
Beschreibung des Projekts, Informationen, wie Fehler gemeldet werden können sowie die
aktuelle Version dieser Seite finden sich unter http://www.kernel.org/doc/man-pages/.
ÜBERSETZUNG
Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Martin Schulze
<joey@infodrom.org>, Daniel Kobras <kobras@linux.de>, Martin Eberhard Schauer
<Martin.E.Schauer@gmx.de>, Helge Kreutzmann <debian@helgefjell.de> und Mario Blättermann
<mario.blaettermann@gmail.com> erstellt.
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