fd_set¶

Ein Strukturtyp, der eine Reihe von Dateideskriptoren darstellen kann. Gemäß POSIX ist die maximale Anzahl an Dateideskriptoren in einer Struktur fd_set der Wert des Makros FD_SETSIZE.

Dateideskriptor-Gruppen¶

Die hauptsächlichen Argumente von select() sind drei »Gruppen« von Dateideskriptoren (mit dem Typ fd_set deklariert), die es dem Aufrufenden erlauben, auf drei Ereignisklassen von der festgelegten Menge an Dateideskriptoren zu warten. Jedes der fd_set-Argumente kann als NULL angegeben werden, falls keine Dateideskriptoren für die entsprechende Ereignisklasse beobachtet werden soll.

Beachten Sie gut: Bei der Rückkehr wird jede der Dateideskriptor-Gruppen so verändert, dass sie anzeigen, welche Datei-Deskriptoren derzeit »bereit« sind. Falls Sie daher select() innerhalb einer Schleife verwenden, müssen die Gruppen vor jedem Aufruf neu initialisiert werden.

Der Inhalt einer Dateideskriptor-Gruppe kann mit den folgenden Makros bearbeitet werden:

FD_ZERO()

Dieses Makro löscht (entfernt alle Dateideskriptoren aus) set. Es sollte als erster Schritt beim Initialisieren einer Dateideskriptor-Gruppe eingebunden werden.

FD_SET()

Dieses Makro fügt den Dateideskriptor fd zu set hinzu. Das Hinzufügen eines bereits in set vorhandenen Dateideskriptors ist ein Leerbefehl und löst keinen Fehler aus.

FD_CLR()

Dieses Makro entfernt den Dateideskriptor fd aus set. Das Hinzufügen eines nicht in set vorhandenen Dateideskriptors ist ein Leerbefehl und löst keinen Fehler aus.

FD_ISSET()

select() modifiziert den Inhalt der Gruppen entsprechend der nachfolgend bschriebenen Regeln. Nach dem Aufruf von select() kann mit dem Makro FD_ISSET() überprüft werden, ob ein Dateideskriptor noch in einer Gruppe vorhanden ist. FD_ISSET() gibt einen von 0 verschiedenen Wert zurück, falls der Dateideskriptor fd in set vorhanden ist; falls nicht, wird 0 zurückgegeben.

Argumente¶

Die Argumente von select() im Einzelnen:

readfds

Die Dateideskriptoren in dieser Gruppe werden überwacht, um festzustellen, ob sie bereit zum Lesen sind. Ein Dateideskriptor ist bereit zum Lesen, wenn ein Lesevorgang nicht blockiert; insbesondere ist ein Dateideskriptor auch bereit, wenn das Dateiende erreicht ist.

Nachdem select() zurückgekehrt ist, werden alle Dateideskriptoren aus readfds entfernt, außer jene, die bereit zum Lesen sind.

writefds

Die Dateideskriptoren in dieser Gruppe werden überwacht, um festzustellen, ob sie bereit zum Schreiben sind. Ein Dateideskriptor ist bereit zum Schreiben, wenn ein Schreibvorgang nicht blockiert. Dennoch könnte ein großer Schreibvorgang noch immer blockieren, selbst wenn ein Dateideskriptor als schreibbar angezeigt wird.

Nachdem select() zurückgekehrt ist, werden alle Dateideskriptoren aus writefds entfernt, außer jene, die bereit zum Schreiben sind.

exceptfds

Die Dateideskriptoren in dieser Gruppe werden auf »Ausnahmebedingungen« überwacht. Einige Beispiele für Ausnahmebedingungen finden Sie in den Erläuterungen zu POLLPRI in poll(2).

Nachdem select() zurückgekehrt ist, werden alle Dateideskriptoren aus exceptfds entfernt, außer jene, bei denen Ausnahmebedingungen aufgetreten sind.

nfds

Dieses Argument sollte auf die Nummer des am höchsten nummerierten Dateideskriptors in allen drei Gruppen plus 1 gesetzt werden. Der gekennzeichnete Dateideskriptor in jeder der drei Gruppen wird bis zu dieser Begrenzung geprüft (siehe aber FEHLER).

timeout

Das Argument timeout ist eine timeval-Struktur (nachfolgend beschrieben), welche das Intervall angibt, das select() warten sollte, bis ein Dateideskriptor bereit wird. Der Aufruf wird blockieren, bis entweder:

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 0 sind, kehrt select() sofort zurück. (Das ist praktisch für Polling).

Falls timeout als NULL angegeben wurde, wird select() unendlich warten, bis ein Dateideskriptor bereit wird.

pselect()¶

Der Systemaufruf pselect() ermöglicht einer Anwendung, sicher zu warten, bis entweder ein Dateideskriptor bereit wird oder bis ein Signal empfangen wird.

Das Verhalten von select() und pselect() ist bis die folgenden drei Unterschiede identisch:

•

select() verwendet für Wartezeiten ein struct timeval (mit Sekunden und Mikrosekunden), während pselect() stattdessen ein struct timespec (mit Sekunden und Nanosekunden) verwendet.

•

Während select() das Argument timeout ändern darf, um die verbleibende Zeit anzugeben, verändert pselect() dieses Argument nicht.

•

Die Funktion select() hat keinen Parameter sigmask und verhält sich wie pselect, wenn ihr für sigmask ein NULL übergeben wird.

sigmask ist ein Zeiger auf eine Signalmaske (siehe sigprocmask(2)); falls er ungleich NULL ist, ersetzt pselect() zuerst die aktuelle Signalmaske durch diejenige, auf die sigmask weist, erledigt danach die »select«-Funktion und stellt als Letztes die ursprüngliche Signalmaske wieder her. (Falls sigmask nicht NULL ist, wird die Signalmaske während des pselect()-Aufrufs nicht verändert.)

Abgesehen von der unterschiedlichen Genauigkeit des timeout-Arguments ist der pselect()-Aufruf

ready = pselect(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds,


                timeout, &sigmask);

ist äquivalent zur atomaren 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 einen globalen Schalter und kehrt zurück. Dann könnte eine Prüfung dieses globalen Schalters 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)¶

Das Argument timeout für select() ist eine Struktur des folgenden Typs:

struct timeval {


    time_t      tv_sec;         /* Sekunden */


    suseconds_t tv_usec;        /* Mikrosekunden */
};

Das korrespondierende Argument für pselect() ist eine timespec(3)-Struktur.

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.

Der Selbst-Pipe-Trick¶

Auf Systemen, auf denen pselect() fehlt, kann ein zuverlässiges (und portableres) Abfangen von Signalen mit dem Selbst-Pipe-Trick erreicht werden. Bei dieser Technik schreibt ein Signal-Handler ein Byte in eine Pipe, dessen anderes Ende von select() im Hauptprogramm überwacht wird. (Um mögliches Blockieren beim Schreiben in eine Pipe, die voll sein könnte, oder Lesen aus einer Pipe, die leer sein könnte, zu vermeiden, wird nicht blockierende E/A beim Auslesen und Schreiben in die Pipe verwandt.)

Emulieren von usleep(3)¶

Vor dem Aufkommen von usleep(3) gab es Code, der select wie folgt aufrief: alle drei Deskriptor-Gruppen leer, nfds gleich 0 und ein von NULL verschiedenes timeout als recht portabler Weg, um mit Auflösungen unterhalb einer Sekunde zu schlafen.

Korrespondenz zwischen den Benachrichtigungen select() und poll()¶

Innerhalb der Linux-Kernelquellen finden wir die folgenden Definitionen, die die Korrespondenz zwischen den lesbaren, schreibbaren und außerordentlichen Zustandsbenachrichtigungen von select() und den durch poll(2) (und epoll(7)) bereitgestellten Ereignisbenachrichtigungen zeigt:

#define POLLIN_SET  (EPOLLRDNORM | EPOLLRDBAND | EPOLLIN |


                     EPOLLHUP | EPOLLERR)


                   /* Bereit zum Lesen */
#define POLLOUT_SET (EPOLLWRBAND | EPOLLWRNORM | EPOLLOUT |


                     EPOLLERR)


                   /* Bereit zum Schreiben */
#define POLLEX_SET  (EPOLLPRI)


                   /* Außergewöhnliche Bedingung */

Multithreaded Anwendungen¶

Falls ein Dateideskriptor, der durch select() überwacht wird, in einem anderen Thread geschlossen wird, ist das Ergebnis nicht spezifiziert. Auf einigen UNIX-Systemen entblockt select() und kehrt mit einer Information zurück, dass der Dateideskriptor bereit ist (eine nachfolgende E/A-Aktion wird wahrscheinlich mit einem Fehler fehlschlagen, außer ein anderer Prozess hat den Dateideskriptor zwischen dem Zeitpunkt, zu dem select() zurückkehrte, und dem Zeitpunkt, zu der die E/A-Aktion stattfindet, wieder geöffnet). Unter Linux (und einigen anderen Systemen) hat das Schließen des Dateideskriptors in einem anderen Thread keinen Effekt auf select(). Zusammenfassend sollte jede Anwendung, die sich auf ein bestimmtes Verhalten in diesem Szenario abstützt, als fehlerhaft betrachtet werden.

Unterschiede C-Bibliothek/Kernel¶

Der Linux-Kernel erlaubt Dateideskriptor-Gruppen beliebiger Größe und bestimmt die Größe der zu prüfenden Gruppen durch den Wert von nfds. In der Glibc-Implementierung ist der Typ fd_set allerdings von fester Größe. Siehe auch FEHLER.

Die in dieser Seite beschriebene Schnittstelle von pselect() wird durch Glibc implementiert. Der darunterliegende Systemaufruf heißt pselect6(). Dieser Systemaufruf hat ein etwas anderes Verhalten als die Glibc-Wrapper-Funktion.

Der Systemaufruf pselect6() von Linux verändert das Argument timeout. Die Glibc-Wrapper-Funktion versteckt dieses Verhalten durch Verwendung einer lokalen Variablen für das Argument »timeout«, die an den Systemaufruf übergeben wird. Daher verändert die Glibc-Funktion pselect() nicht ihr Argument timeout; dies ist das von POSIX.1-2001 verlangte Verhalten.

Das finale Argument des Systemaufrufs pselect6() ist kein sigset_t *-Zeiger, sondern eine Struktur der folgenden Form:

struct {


    const kernel_sigset_t *ss;  /* Zeiger auf Signalgruppe */


    size_t ss_len;              /* Größe (in Bytes) des Objekts,


                                   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. Siehe sigprocmask(2) für eine Diskussion der Unterschiede zwischen der Ansicht des Kernels und der Ansicht der Libc bezüglich der Singalmenge.

Geschichtliche Glibc-Details¶

Glibc 2.0 stellte eine inkorrekte Version von pselect() bereit, die das Argument sigmask nicht akzeptierte.

In den Glibc-Versionen von 2.1 bis 2.2.1 musste _GNU_SOURCE definiert werden, um die Deklaration von pselect() aus <sys/select.h> zu erhalten.