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原型
int select (int __nfds, fd_set *__restrict __readfds,
如你所知，select是IO多种复用的一种实现，它将需要监控的fd分为读，写，异常三类，使用fd_set表示，当其返回时要么是超时，要么是有至少一种读，写或异常事件发生。
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相关数据结构
FD_SET
FD_SET是select最重要的数据结构了，其在内核中的定义如下：
typedef __kernel_fd_set fd_set;
我们来简化下，fd_set是一个struct, 其内部只有一个 由16个元素组成的unsigned long数组，这个数组一共可以表示16 × 64 = 1024位， 每一位用来表示一个 fd, 这也就是 select针对读，定或异常每一类最多只能有 1024个fd 限制的由来。
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相关宏
下面这些宏定义在内核代码fs/select.c中：
- FDS_BITPERLONG: 返回每个long有多少位，通常是64bits
#define FDS_BITPERLONG (8*sizeof(long))
- FDS_LONGS(nr): 获取 nr 个fd 需要用几个long来表示
#define FDS_LONGS(nr) (((nr)+FDS_BITPERLONG-1)/FDS_BITPERLONG)
- FD_BYTES(nr): 获取 nr 个fd 需要用 多少个字节来表示
#define FDS_BYTES(nr) (FDS_LONGS(nr)*sizeof(long))
下面这些宏可以在gcc源码中找到：
- FD_ZERO: 初始化一个fd_set
#define __FD_ZERO(s) \
将上面所说的由16个元素组成的unsigned long数组每一个元素都设为 0;
- __FD_SET(d, s): 将一个fd 赋值到 一个 fd_set
#define __FD_SET(d, s) \
分三步：
a. __FD_ELT(d): 确定赋值到数组的哪一个元素
#define __FD_ELT(d) \
其中 #define __NFDBITS (8 * (int) sizeof (__fd_mask)) ， 即__NFDBITS = 64
这里实现使用了__builtin_constant_p针对常量作了优化，我也没有太理解常量与非常量实现方案有什么不同，我们暂时忽略这个细节看本质。
本质就是 一个 unsigned long有64位，直接 __d / __NFDBITS取模就可以确定用数组的哪一个元素了；
b. __FD_MASK(d): 确定赋值到一个 unsigned long的哪一位
#define __FD_MASK(d) ((__fd_mask) (1UL << ((d) % __NFDBITS)))
直接 （d) % __NFDBITS)取余后作为 1 左移的位数即可
c. |= ：用 位或 赋值即可;
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在内核中的实现
调用层级
系统调用入口位置
位于fs/select.c中
SYSCALL_DEFINE5(select, int, n, fd_set __user *, inp, fd_set __user *, outp,
入口函数 kern_select
static int kern_select(int n, fd_set __user *inp, fd_set __user *outp,
做三件事：
a. 如果设置了超时，首先准备时间戳 timespec64;
b. 调用 core_sys_select，这个是具体的实现，我们下面会重点介绍
c. poll_select_finish：作的主要工作就是更新用户调用select时传进来的 超时参数tvp,我列一下关键代码：
ktime_get_ts64(&rts);
可以看到先获取当前的时间戳，然后通过timespec64_sub和传入的时间戳（接中传入的是超时时间，实现时会转化为时间戳）求出差值，将此差值传回给用户，即返回了剩余的超时时间。所以这个地方是个小陷阱，用户在调用select时，需要每次重新初始化这个超时时间。
通过core_sys_select实现
这个函数主要功能是在实现真正的select功能前，准备好 fd_set ，即从用户空间将所需的三类 fd_set 复制到内核空间。从下面的代码中你会看到对于每次的 select系统调用，都需要从用户空间将所需的三类 fd_set 复制到内核空间，这里存在性能上的损耗。
int core_sys_select(int n, fd_set __user *inp, fd_set __user *outp,
代码中的注释很清晰，我们这里简单过一下，分五步：
- 规范化select系统调用传入的第一个参数 n
/* max_fds can increase, so grab it once to avoid race */
这个n是三类不同的fd_set中所包括的fd数值的最大值 + 1, linux task打开句柄从0开始，不加1的话可能会少监控fd.
用户在使用时可以有个偷懒的，就是将这个n设置 为 FD_SETSIZE，通常 是1024, 这将监控的范围扩大到了上限，但实际上远没有这么多fd需要监控，浪费资源。
linux man中的解释如下：
nfds should be set to the highest-numbered file descriptor in any of the three sets, plus 1. The indicated file descriptors in each set are checked, up to this limit (but see BUGS).
- 计算内核空间所需要的fd_set的空间, 内核态需要三个fd_set来容纳用户态传递过来的参数，还需要三个fd_set来容纳select调用返回后生成的三个fd_set, 即一共是6个fd_set
long stack_fds[SELECT_STACK_ALLOC/sizeof(long)];
这里有个小技巧，先从内核栈上分配空间，如果不够用，才使用 kvmalloc分配。
通过 size = FDS_BYTES(n);计算出单一一种fd_set所需字节数，
再能过 alloc_size = 6 * size; 即可计算出所需的全部字节数。
- 初始化用作参数的和用作返回值的两类fd_set
if ((ret = get_fd_set(n, inp, fds.in)) ||
主要使用 copy_from_user和 memset来实现。
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真正实现部分 do_select， 我们在下面详讲
-
返回结果复制回用户空间
if (set_fd_set(n, inp, fds.res_in) ||
这里又多了一次内核空间到用户空间的copy, 而且我们看到返回值也是用fd_set结构来表示，这意味着我们在用户空 间处理里也需要遍历每一位。
精华所在do_select
这里用到了Linux里一个很重要的数据结构 wait queue, 我们暂不打算展开来讲，先简单来说下其用法，比如我们在进程中read时经常要等待数据准备好，我们用伪码来写些流程：
// Read 代码
360私有云平台（HULK平台）管理着360公司90%以上的业务线，面对如此众多的服务器，如何进行管理？当然需要一套完善的工具来自动化。HULK平台的命令系统可以对批量机器执行脚本，命令系统的底层是基于SaltStack开发当然最大的问题在于机器部署的机房多。
do_select源码走读
- 获取当前三类fd_set中最大的fd
rcu_read_lock();
上面 n = retval中的 n, 即为三类fd_set中最大的fd, 也是下面要介绍的循环体的上限
- 初始化用作wait queue中的 wait entry 的private数据结构
poll_initwait(&table);
-
核心循环体
我们讲注释写在这个代码块里
// 最外面是一个无限循环，它只有在poll到有效的事件，或者超时，或者有中断发生时，才会退出
简单总结如下：
a. 循环遍历每一个监控的fd；
b. 有下列情况之一则返回：
任意监控的fd上有事件发生
c. 如查无上述情况，将当前进程设置为 TASK_INTERRUPTIBLE， 并调用 schedule作进程切换;
d. 等待socket 事件发生，对应的socket将当前进程唤醒后，当前进程被再次调度切换回来，继续运行;
细心的你可能已经发现，这个有个影响效率的问题：即使只有一个监控中的fd有事件发生，当前进程就会被唤醒，然后要将所有监控的fd都遍历一边，依次调用vfs_poll来获取其有效事件，好麻烦啊～～～
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vfs_poll 讲解
- 调用层级
- 作用
初始化wait entry, 将其加入到这个fd对应的socket的等待队列中
- 加入等待队列时，最终会调用 fs_select.c中的 __pollwait
static void __pollwait(struct file *filp, wait_queue_head_t *wait_address,
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总结
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select调用中每类fd_set中最多容纳1024个fd；
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每次调用select都需要将三类fd_set从用户空间复制到内核空间;
-
wait queue是个好东西，select会被当前进程task加入到每一个监控的socket的等待队列;
-
select进程被唤醒后即使只有一个被监控的fd有事件发生，也会再次将所有的监控fd遍历一次;
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在遍历fd的过程中会调用cond_resched（）来主动出让CPU, 作进程切换;
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