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select, pselect - Multiplexage d'entrées-sorties synchrones
Bibliothèque C standard (libc, -lc)
Voir select(2)
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).
***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 fils. 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) {
/* Gérer les erreurs */
}
if (got_SIGCHLD) {
got_SIGCHLD = 0;
/* Gérer les événements signalés ici; e.g., wait() pour
que tous les fils se terminent. (Code omis.) */
}
/* corps principal du programme */
}
}
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.
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().
Voir select(2).
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.
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 <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.
accept(2), connect(2), poll(2), read(2), recv(2), select(2), send(2), sigprocmask(2), write(2), epoll(7)
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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