11.Select

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2023-12-01

提示

背景介绍

在 RT-Thread 使用 socket 网络编程时，由于 socket 的 recv 和 send 的实现是阻塞式的，因此当一个任务调用 recv() 函数接收数据时，如果 socket 上并没有接收到数据，这个任务将阻塞在 recv() 函数里。这个时候，这个任务想要处理一些其他事情，就变得不可能了。

在要求网络传输的同时，还能处理其他的数据的场景下，就需要用到 select 了，select 能够同时监视多个非阻塞 socket 的多个事件，这对于以上问题的解决有着重要的意义。

这里我们先用一个简单的 利用 select 实现的 tcp 客户端 ，给大家展示 select 函数的基本用法。在掌握 select 的基本用法之后，就可以从下面的应用笔记中找到以上问题的解决方法了。

应用笔记：基于多线程的非阻塞 socket 编程

准备工作

获取示例代码

RT-Thread samples 软件包中已有一份该示例代码 tcpclient_select_sample.c，可以通过 Env 配置将示例代码加入到项目中。

按照下面的路径即可开启 select 的示例代码

 RT-Thread online packages  --->
     miscellaneous packages  --->
         samples: RT-Thread kernel and components samples  --->
             [*] a network_samples package for rt-thread  --->
                 [*]   [network] tcp client by select api

示例代码文件

/* 
 * Copyright (c) 2006-2018, RT-Thread Development Team 
 * 
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 
 * 
 * Change Logs: 
 * Date             Author      Notes
 * 
 */
/* 程序清单：利用 select 实现的 tcp 客户端
 *
 * 这是一个 利用 select 实现 tcp 客户端的例程
 * 导出 tcpclient_select 命令到控制终端
 * 命令调用格式：tcpclient_select URL PORT
 * URL：服务器地址 PORT:：端口号
 * 程序功能：利用 select 监听 socket 是否有数据到达，
 * 有数据到达的话再接收并显示从服务端发送过来的信息，
 * 接收到开头是 'q' 或 'Q' 的信息退出程序
*/
#include <rtthread.h>
#include <sys/socket.h> /* 使用BSD socket，需要包含socket.h头文件 */
#include <netdb.h>
#include <sys/select.h> /* 使用 dfs select 功能  */
#include <string.h>
#include <finsh.h>

#define BUFSZ   1024

static const char send_data[] = "This is TCP Client from RT-Thread."; /* 发送用到的数据 */
void tcpclient_select(int argc, char **argv)
{
    int ret;
    char *recv_data;
    struct hostent *host;
    int sock, bytes_received;
    struct sockaddr_in server_addr;
    const char *url;
    int port;
    fd_set readset;
    int i, maxfdp1;

    if (argc < 3)
    {
        rt_kprintf("Usage: tcpclient_select URL PORT\n");
        rt_kprintf("Like: tcpclient_select 192.168.12.44 5000\n");
        return ;
    }

    url = argv[1];
    port = strtoul(argv[2], 0, 10);

    /* 通过函数入口参数url获得host地址（如果是域名，会做域名解析） */
    host = gethostbyname(url);

    /* 分配用于存放接收数据的缓冲 */
    recv_data = rt_malloc(BUFSZ);
    if (recv_data == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("No memory\n");
        return;
    }

    /* 创建一个socket，类型是SOCKET_STREAM，TCP类型 */
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
    {
        /* 创建socket失败 */
        rt_kprintf("Socket error\n");

        /* 释放接收缓冲 */
        rt_free(recv_data);
        return;
    }

    /* 初始化预连接的服务端地址 */
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(port);
    server_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);
    rt_memset(&(server_addr.sin_zero), 0, sizeof(server_addr.sin_zero));

    /* 连接到服务端 */
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)
    {
        /* 连接失败 */
        rt_kprintf("Connect fail!\n");
        closesocket(sock);

        /*释放接收缓冲 */
        rt_free(recv_data);
        return;
    }

    /* 获取需要监听的描述符号最大值 */
    maxfdp1 = sock + 1;

    while (1)
    {
        /* 清空可读事件描述符列表 */
        FD_ZERO(&readset);

        /* 将需要监听可读事件的描述符加入列表 */
        FD_SET(sock, &readset);

        /* 等待设定的网络描述符有事件发生 */
        i = select(maxfdp1, &readset, RT_NULL, RT_NULL, RT_NULL);

        /* 至少有一个文件描述符有指定事件发生再向后运行 */
        if (i == 0) continue;

        /* 查看 sock 描述符上有没有发生可读事件 */
        if (FD_ISSET(sock, &readset))
        {
            /* 从sock连接中接收最大BUFSZ - 1字节数据 */
           bytes_received = recv(sock, recv_data, BUFSZ - 1, 0);
           if (bytes_received < 0)
           {
               /* 接收失败，关闭这个连接 */
               closesocket(sock);
               rt_kprintf("\nreceived error,close the socket.\r\n");

               /* 释放接收缓冲 */
               rt_free(recv_data);
               break;
           }
           else if (bytes_received == 0)
           {
               /* 默认 recv 为阻塞模式，此时收到0认为连接出错，关闭这个连接 */
               closesocket(sock);
               rt_kprintf("\nreceived error,close the socket.\r\n");

               /* 释放接收缓冲 */
               rt_free(recv_data);
               break;
           }

           /* 有接收到数据，把末端清零 */
           recv_data[bytes_received] = '\0';

           if (strncmp(recv_data, "q", 1) == 0 || strncmp(recv_data, "Q", 1) == 0)
           {
               /* 如果是首字母是q或Q，关闭这个连接 */
               closesocket(sock);
               rt_kprintf("\n got a 'q' or 'Q',close the socket.\r\n");

               /* 释放接收缓冲 */
               rt_free(recv_data);
               break;
           }
           else
           {
               /* 在控制终端显示收到的数据 */
               rt_kprintf("\nReceived data = %s ", recv_data);
           }

           /* 发送数据到sock连接 */
           ret = send(sock, send_data, strlen(send_data), 0);
           if (ret < 0)
           {
               /* 接收失败，关闭这个连接 */
               closesocket(sock);
               rt_kprintf("\nsend error,close the socket.\r\n");

               rt_free(recv_data);
               break;
           }
           else if (ret == 0)
           {
               /* 打印send函数返回值为0的警告信息 */
               rt_kprintf("\n Send warning,send function return 0.\r\n");
           }
        }
    }
    return;
}

MSH_CMD_EXPORT(tcpclient_select, a tcp client sample by select api);

在 msh shell 中运行示例代码

在运行示例代码之前需要先在电脑上开启一个 TCP 服务器，这里以网络调试助手 IPOP 为例。

搭建服务器

然后，查看本机 ip 地址

在 windows 系统中打开命令提示符，输入 ipconfig 即可查看本机 ip

查看 IP 地址

然后，在系统运行起来后，在 msh 命令行下输入下面的命令即可让示例代码运行。

msh> tcpclient_select 192.168.12.44 5000

tcpclient_select 有两个参数 URL PORT，其中：

URL 是目标服务器的网址或 IP 地址
PORT 是目标服务器的端口号

连接到服务器

从服务端向客户端发送数据

发数据到客户端

预期结果

从客户端能接收到服务端发来的数据，发送字符 'q' 即可断开连接

预期结果

注意事项

请关闭防火墙之后，再运行此例程。

参考资料

常见问题

常见问题及解决方法。