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NOM
select, pselect - Multiplexage d'entrées-sorties synchrones
BIBLIOTHÈQUE
Bibliothèque C standard (libc, -lc)
SYNOPSIS
Voir select(2)
DESCRIPTION
Les appels système select() et pselect()) sont utilisés pour superviser efficacement
plusieurs descripteurs de fichiers pour vérifier si l'un d'entre eux est ou devient
« prêt » ; c'est-à-dire savoir si des entrées-sorties deviennent possibles ou si une «
condition exceptionnelle » est survenue sur l'un des descripteurs.
Cette page fournit des informations de contexte et des tutoriels sur l'utilisation de ces
appels système. Pour des détails sur les paramètres et la sémantique de select() et de
pselect(), voir select(2).
Combinaison d'événements de signaux et de données
***pselect() est utile si vous attendez un signal ou qu'un/des descripteur(s) de fichier
deviennent prêts pour des entrées-sorties. Les programmes qui reçoivent des signaux
utilisent généralement le gestionnaire de signal uniquement pour lever un drapeau global.
Le drapeau global indique que l'événement doit être traité dans la boucle principale du
programme. Un signal provoque l'arrêt de l'appel select() (ou pselect()) avec errno
positionnée à EINTR. Ce comportement est essentiel afin que les signaux puissent être
traités dans la boucle principale du programme, sinon select() bloquerait indéfiniment.
Ceci étant, la boucle principale implante quelque part une condition vérifiant le drapeau
global, et l'on doit donc se demander : que se passe-t-il si un signal est levé après la
condition mais avant l'appel à select() ? La réponse est que select() bloquerait
indéfiniment, même si un signal était en fait en attente. Cette "race condition" est
résolue par l'appel pselect(). Cet appel peut être utilisé afin de définir le masque des
signaux qui sont censés n'être reçus que durant l'appel à pselect(). Par exemple,
supposons que l'événement en question est la fin d'un processus enfant. Avant le démarrage
de la boucle principale, nous bloquerions SIGCHLD en utilisant sigprocmask(2). Notre appel
pselect() débloquerait SIGCHLD en utilisant le masque de signaux vide. Le programme
ressemblerait à ceci :
static volatile sig_atomic_t got_SIGCHLD = 0;
static void
child_sig_handler(int sig)
{
got_SIGCHLD = 1;
}
int
main(int argc, char *argv[])
{
sigset_t sigmask, empty_mask;
struct sigaction sa;
fd_set readfds, writefds, exceptfds;
int r;
sigemptyset(&sigmask);
sigaddset(&sigmask, SIGCHLD);
if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &sigmask, NULL) == -1) {
perror("sigprocmask");
exit(EXIT_FAILURE);
}
sa.sa_flags = 0;
sa.sa_handler = child_sig_handler;
sigemptyset(&sa.sa_mask);
if (sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL) == -1) {
perror("sigaction");
exit(EXIT_FAILURE);
}
sigemptyset(&empty_mask);
for (;;) { /* main loop */
/* Initialiser readfds, writefds et exceptfds
avant l'appel à pselect(). (Code omis.) */
r = pselect(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds,
NULL, &empty_mask);
if (r == -1 && errno != EINTR) {
/* Handle error */
}
if (got_SIGCHLD) {
got_SIGCHLD = 0;
/* Gérer les événements signalés ici; e.g., wait() pour
que tous les enfants se terminent. (Code omis.) */
}
/* corps principal du programme */
}
}
Pratique
Quelle est donc la finalité de select() ? Ne peut on pas simplement lire et écrire dans
les descripteurs chaque fois qu'on le souhaite ? L'objet de select() est de surveiller de
multiples descripteurs simultanément et d'endormir proprement le processus s'il n'y a pas
d'activité. Les programmeurs UNIX se retrouvent souvent dans une situation dans laquelle
ils doivent gérer des entrées-sorties provenant de plus d'un descripteur de fichier et
dans laquelle le flux de données est intermittent. Si vous deviez créer une séquence
d'appels read(2) et write(2), vous vous retrouveriez potentiellement bloqué sur un de vos
appels attendant pour lire ou écrire des données à partir/vers un descripteur de fichier,
alors qu'un autre descripteur de fichier est inutilisé bien qu'il soit prêt pour des
entrées-sorties. select() gère efficacement cette situation.
Règles de select
De nombreuses personnes qui essaient d'utiliser select() obtiennent un comportement
difficile à comprendre et produisent des résultats non portables ou des effets de bord.
Par exemple, le programme ci-dessus est écrit avec précaution afin de ne bloquer nulle
part, même s'il ne positionne pas ses descripteurs de fichier en mode non bloquant.Il est
facile d'introduire des erreurs subtiles qui annuleraient l'avantage de l'utilisation de
select(), aussi, voici une liste de points essentiels à contrôler lors de l'utilisation de
select().
1. Vous devriez toujours essayer d'utiliser select() sans timeout. Votre programme ne
devrait rien avoir à faire s'il n'y a pas de données disponibles. Le code dépendant de
timeouts n'est en général pas portable et difficile à déboguer.
2. La valeur nfds doit être calculée correctement pour des raisons d'efficacité comme
expliqué plus haut.
3. Aucun descripteur de fichier ne doit être ajouté à un quelconque ensemble si vous ne
projetez pas de vérifier son état après un appel à select(), et de réagir de façon
adéquate. Voir la règle suivante.
4. Après le retour de select(), tous les descripteurs de fichier dans tous les ensembles
devraient être testés pour savoir s'ils sont prêts.
5. Les fonctions read(2), recv(2), write(2) et send(2) ne lisent ou n'écrivent pas
forcément la quantité totale de données spécifiée. Si elles lisent/écrivent la
quantité totale, c'est parce que vous avez une faible charge de trafic et un flux
rapide. Ce n'est pas toujours le cas. Vous devriez gérer le cas où vos fonctions
traitent seulement l'envoi ou la réception d'un unique octet.
6. Ne lisez/n'écrivez jamais seulement quelques octets à la fois à moins que vous ne
soyez absolument sûr de n'avoir qu'une faible quantité de données à traiter. Il est
parfaitement inefficace de ne pas lire/écrire autant de données que vous pouvez en
stocker à chaque fois. Les tampons de l'exemple ci-dessous font 1024 octets bien
qu'ils aient facilement pu être rendus plus grands.
7. Les appels à read(2), recv(2), write(2), send(2) et select() peuvent échouer avec
l'erreur EINTR et les appels à read(2), recv(2), write(2), write(2) et send(2) peuvent
échouer avec errno positionné sur EAGAIN (EWOULDBLOCK). Ces résultats doivent être
correctement gérés (cela n'est pas fait correctement ci-dessus). Si votre programme
n'est pas censé recevoir de signal, alors, il est hautement improbable que vous
obteniez EINTR. Si votre programme n'a pas configuré les entrées-sorties en mode non
bloquant, vous n'obtiendrez pas de EAGAIN.
8. N'appelez jamais read(2), recv(2), write(2) ou send(2) avec un tampon de taille nulle.
9. Si les fonctions read(2), recv(2), write(2) et send(2) échouent avec une erreur autre
que celles indiquées en 7., ou si l'une des fonctions d'entrée renvoie 0, indiquant
une fin de fichier, vous ne devriez pas utiliser ce descripteur à nouveau pour un
appel à select(). Dans l'exemple ci-dessous, le descripteur est immédiatement fermé et
ensuite est positionné à -1 afin qu'il ne soit pas inclus dans un ensemble.
10. La valeur de timeout doit être initialisée à chaque nouvel appel à select(), puisque
des systèmes d'exploitation modifient la structure. Cependant, pselect() ne modifie
pas sa structure de timeout.
11. Comme select() modifie ses ensembles de descripteurs de fichiers, si l'appel est
effectué dans une boucle alors les ensembles doivent être réinitialisés avant chaque
appel.
VALEUR RENVOYÉE
Voir select(2).
NOTES
De façon générale, tous les systèmes d'exploitation qui gèrent les sockets proposent
également select(). select() peut être utilisé pour résoudre de façon portable et efficace
de nombreux problèmes que des programmeurs naïfs essaient de résoudre avec des threads,
des forks, des IPC, des signaux, des mémoires partagées et d'autres méthodes peu
élégantes.
L'appel système poll(2) a les mêmes fonctionnalités que select(), tout en étant légèrement
plus efficace quand il doit surveiller des ensembles de descripteurs creux. Il est
disponible sur la plupart des systèmes de nos jours, mais était historiquement moins
portable que select().
L'API epoll(7) spécifique à Linux fournit une interface plus efficace que select(2) et
poll(2) lorsque l'on surveille un grand nombre de descripteurs de fichier.
EXEMPLES
Voici un exemple qui montre mieux l'utilité réelle de select(). Le code ci-dessous
consiste en un programme de « TCP forwarding » qui redirige un port TCP vers un autre.
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>
#include <netinet/in.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
static int forward_port;
#undef max
#define max(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
static int
listen_socket(int listen_port)
{
int lfd;
int yes;
struct sockaddr_in addr;
lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (lfd == -1) {
perror("socket");
return -1;
}
yes = 1;
if (setsockopt(lfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
&yes, sizeof(yes)) == -1)
{
perror("setsockopt");
close(lfd);
return -1;
}
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_port = htons(listen_port);
addr.sin_family = AF_INET;
if (bind(lfd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) == -1) {
perror("bind");
close(lfd);
return -1;
}
printf("on accepte les connexions sur le port %d\n", listen_port);
listen(lfd, 10);
return lfd;
}
static int
connect_socket(int connect_port, char *address)
{
int cfd;
struct sockaddr_in addr;
cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (cfd == -1) {
perror("socket");
return -1;
}
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_port = htons(connect_port);
addr.sin_family = AF_INET;
if (!inet_aton(address, (struct in_addr *) &addr.sin_addr.s_addr)) {
fprintf(stderr, "inet_aton(): mauvais format d'adresse IP\n");
close(cfd);
return -1;
}
if (connect(cfd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) == -1) {
perror("connect()");
shutdown(cfd, SHUT_RDWR);
close(cfd);
return -1;
}
return cfd;
}
#define SHUT_FD1 do { \
if (fd1 >= 0) { \
shutdown(fd1, SHUT_RDWR); \
close(fd1); \
fd1 = -1; \
} \
} while (0)
#define SHUT_FD2 do { \
if (fd2 >= 0) { \
shutdown(fd2, SHUT_RDWR); \
close(fd2); \
fd2 = -1; \
} \
} while (0)
#define BUF_SIZE 1024
int
main(int argc, char *argv[])
{
int h;
int ready, nfds;
int fd1 = -1, fd2 = -1;
int buf1_avail = 0, buf1_written = 0;
int buf2_avail = 0, buf2_written = 0;
char buf1[BUF_SIZE], buf2[BUF_SIZE];
fd_set readfds, writefds, exceptfds;
ssize_t nbytes;
if (argc != 4) {
fprintf(stderr, "Utilisation\n\tfwd <listen-port> "
"<forward-to-port> <forward-to-ip-address>\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
forward_port = atoi(argv[2]);
h = listen_socket(atoi(argv[1]));
if (h == -1)
exit(EXIT_FAILURE);
for (;;) {
nfds = 0;
FD_ZERO(&readfds);
FD_ZERO(&writefds);
FD_ZERO(&exceptfds);
FD_SET(h, &readfds);
nfds = max(nfds, h);
if (fd1 > 0 && buf1_avail < BUF_SIZE)
FD_SET(fd1, &readfds);
/* Note: nfds est mis à jour ci-dessous, lorsque fd1
est ajouté à exceptfds. */
if (fd2 > 0 && buf2_avail < BUF_SIZE)
FD_SET(fd2, &readfds);
if (fd1 > 0 && buf2_avail - buf2_written > 0)
FD_SET(fd1, &writefds);
if (fd2 > 0 && buf1_avail - buf1_written > 0)
FD_SET(fd2, &writefds);
if (fd1 > 0) {
FD_SET(fd1, &exceptfds);
nfds = max(nfds, fd1);
}
if (fd2 > 0) {
FD_SET(fd2, &exceptfds);
nfds = max(nfds, fd2);
}
ready = select(nfds + 1, &readfds, &writefds, &exceptfds, NULL);
if (ready == -1 && errno == EINTR)
continue;
if (ready == -1) {
perror("select()");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (FD_ISSET(h, &readfds)) {
socklen_t addrlen;
struct sockaddr_in client_addr;
int fd;
addrlen = sizeof(client_addr);
memset(&client_addr, 0, addrlen);
fd = accept(h, (struct sockaddr *) &client_addr, &addrlen);
if (fd == -1) {
perror("accept()");
} else {
SHUT_FD1;
SHUT_FD2;
buf1_avail = buf1_written = 0;
buf2_avail = buf2_written = 0;
fd1 = fd;
fd2 = connect_socket(forward_port, argv[3]);
if (fd2 == -1)
SHUT_FD1;
else
printf("connexion depuis %s\n",
inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
/* Passer les événements des anciens descripteurs de
fichier fermés. */
continue;
}
}
/* NB : lecture des données hors bande avant les lectures normales */
if (fd1 > 0 && FD_ISSET(fd1, &exceptfds)) {
char c;
nbytes = recv(fd1, &c, 1, MSG_OOB);
if (nbytes < 1)
SHUT_FD1;
else
send(fd2, &c, 1, MSG_OOB);
}
if (fd2 > 0 && FD_ISSET(fd2, &exceptfds)) {
char c;
nbytes = recv(fd2, &c, 1, MSG_OOB);
if (nbytes < 1)
SHUT_FD2;
else
send(fd1, &c, 1, MSG_OOB);
}
if (fd1 > 0 && FD_ISSET(fd1, &readfds)) {
nbytes = read(fd1, buf1 + buf1_avail,
BUF_SIZE - buf1_avail);
if (nbytes < 1)
SHUT_FD1;
else
buf1_avail += nbytes;
}
if (fd2 > 0 && FD_ISSET(fd2, &readfds)) {
nbytes = read(fd2, buf2 + buf2_avail,
BUF_SIZE - buf2_avail);
if (nbytes < 1)
SHUT_FD2;
else
buf2_avail += nbytes;
}
if (fd1 > 0 && FD_ISSET(fd1, &writefds) && buf2_avail > 0) {
nbytes = write(fd1, buf2 + buf2_written,
buf2_avail - buf2_written);
if (nbytes < 1)
SHUT_FD1;
else
buf2_written += nbytes;
}
if (fd2 > 0 && FD_ISSET(fd2, &writefds) && buf1_avail > 0) {
nbytes = write(fd2, buf1 + buf1_written,
buf1_avail - buf1_written);
if (nbytes < 1)
SHUT_FD2;
else
buf1_written += nbytes;
}
/* Vérifier si l'écriture de données a rattrapé la lecture de données */
if (buf1_written == buf1_avail)
buf1_written = buf1_avail = 0;
if (buf2_written == buf2_avail)
buf2_written = buf2_avail = 0;
/* une extrémité a fermé la connexion, continue
d'écrire vers l'autre extrémité jusqu'à ce
que ce soit vide */
if (fd1 < 0 && buf1_avail - buf1_written == 0)
SHUT_FD2;
if (fd2 < 0 && buf2_avail - buf2_written == 0)
SHUT_FD1;
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
Le programme ci-dessus redirige correctement la plupart des types de connexions TCP y
compris les signaux de données hors bande OOB transmis par les serveurs telnet. Il gère le
problème épineux des flux de données bidirectionnels simultanés. Vous pourriez penser
qu'il est plus efficace d'utiliser un appel fork(2) et de dédier une tâche à chaque flux.
Cela devient alors plus délicat que vous ne l'imaginez. Une autre idée est de configurer
les entrées-sorties comme non bloquantes en utilisant fcntl(2). Cela pose également
problème puisque ça vous force à utiliser des timeouts inefficaces.
Le programme ne gère pas plus d'une connexion à la fois bien qu'il soit aisément
extensible à une telle fonctionnalité en utilisant une liste chaînée de tampons — un pour
chaque connexion. Pour l'instant, de nouvelles connexions provoquent l'abandon de la
connexion courante.
VOIR AUSSI
accept(2), connect(2), poll(2), read(2), recv(2), select(2), send(2), sigprocmask(2),
write(2), epoll(7)
TRADUCTION
La traduction française de cette page de manuel a été créée par Christophe Blaess
<https://www.blaess.fr/christophe/>, Stéphan Rafin <stephan.rafin@laposte.net>, Thierry
Vignaud <tvignaud@mandriva.com>, François Micaux, Alain Portal <aportal@univ-montp2.fr>,
Jean-Philippe Guérard <fevrier@tigreraye.org>, Jean-Luc Coulon (f5ibh) <jean-
luc.coulon@wanadoo.fr>, Julien Cristau <jcristau@debian.org>, Thomas Huriaux
<thomas.huriaux@gmail.com>, Nicolas François <nicolas.francois@centraliens.net>, Florentin
Duneau <fduneau@gmail.com>, Simon Paillard <simon.paillard@resel.enst-bretagne.fr>, Denis
Barbier <barbier@debian.org>, David Prévot <david@tilapin.org>, Cédric Boutillier
<cedric.boutillier@gmail.com>, Frédéric Hantrais <fhantrais@gmail.com> et Jean-Philippe
MENGUAL <jpmengual@debian.org>
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