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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>
Cette traduction est une documentation libre ; veuillez vous reporter à la GNU General Public License
version 3 concernant les conditions de copie et de distribution. Il n'y a aucune RESPONSABILITÉ LÉGALE.
Si vous découvrez un bogue dans la traduction de cette page de manuel, veuillez envoyer un message à
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Pages du manuel de Linux 6.9.1 15 juin 2024 SELECT_TUT(2)