知識星球阻塞式I/O: “有美人兮，見之不忘，一日不見兮，思之如狂。”
select: “所用皆鷹騰，破敵過箭疾”
01
select()允許一個程式監聽多個檔案描述符，等待一個或者多個檔案描述符的I/O操作變成“就緒”狀態（比如：可讀）。
引數int nfds引數表示待監聽的集合裡的最大檔案描述符的值 + 1。
fd_set *readfds、fd_set *writefds、fd_set *exceptfds三個集合分別存放需要監聽讀、寫、異常三個操作的檔案描述符。
struct timeval *timeout表示超時時間。設為0則立刻掃描並傳回，設為NULL則永遠等待，直到有檔案描述符就緒。
02
閱讀的Linux核心版本：linux-2.6.32.68
select原始碼位於fs/select.c檔案
執行流程
select函式執行從此開始，關鍵呼叫流程如下： select -> core_sys_select() -> do_select() 。
selcet的主要操作在do_select()函式中完成。
在上述函式中，主要把超時時間tvp的值從使用者空間複製到核心空間，並且呼叫poll_select_set_timeout()函式把超時時間的長度加到當前時間上，獲得最終的結束時間點to。由於poll_select_set_timeout()的時間精度是納秒，所以需要轉換。
之後呼叫core_sys_select()函式執行主要邏輯。
在主要程式執行完之後，還會呼叫poll_select_copy_remaining()把等待時間中的剩餘時間傳回給使用者態的tvp。
03
core_sys_select()
core_sys_select()函式主要為真正的select操作分配儲存空間。這裡分配了一個名為stack_fds的long長整型集合。首先預分配了long stack_fds[SELECT_STACK_ALLOC/sizeof(long)];，根據
可以看到stack_fds的大小為 256bit 。
之前存放檔案描述符集合的型別是fd_set,根據
可以看到 fd_set型別在核心裡是實際上__kernel_fd_set結構體，裡面只包含了一個unsigned long型別的陣列fds_bits。這個陣列的大小是 1024/(8 * sizeof(unsigned long)) ，也就是這個陣列佔用空間為 1024bit 。在select中檔案描述符在集合裡是以點陣圖的形式存在的，把檔案描述符存放在三個集合中，最大直到 1023 ，也就是隻能監聽最多 1024 個檔案描述符，並且只能是0 ~ 1023。
所以，存放檔案描述符的資料結構限制了 select() 最多隻能監聽 1024 個檔案描述符。
回到剛剛core_sys_select()裡的stack_fds陣列，這個變數的佔用空間大小是 256*sizeof(long) bit 。
根據We need 6 bitmaps (in/out/ex for both incoming and outgoing)以及程式碼可以看到，stack_fds要存放的是6個點陣圖，分別對應使用者態傳入的存放監聽讀、寫、異常三個操作的檔案描述符集合，以及這三個操作在select執行過後需要傳回的三個集合。
這是 select 的機制，每次執行 select() 之後，函式把“就緒”的檔案描述符留下，傳回。下一次，再次執行 select() 時，需要重新把需要監聽的檔案描述符傳入。
我認為，如果要節約空間，完全可以在傳入的三個集合中進行刪減，不必浪費三個集合的空間。（我的想法，可能有其他問題。）
如果剛從棧中分配的stack_fds不夠存放6個集合的資料，那麼再從 kmalloc 分配（用於分配大空間）。
6個集合分別用指標指向stack_fds中的不同部分空間，依次利用。size為間隔大小。
根據
size=FDS_BYTES(n);它的大小是((((n)+(8*sizeof(long))-1)/(8*sizeof(long)))*sizeof(long))，以32位系統為例，long為8位元組，則大小為((((n)+8*8-1)/(8*8))*8)化簡為(n-1)/8 + 8。n是使用者態程式指定的最大描述符+1，如果我要監聽的最大檔案描述符為7， n 為8，由於這是整型運算，則結果為 8 。也就是確保能存下所有描述符，而且大小為 8 的倍數 。所以kmalloc分配的空間6個集合是可以存放下去的。
之後從使用者態空間把集合資料複製過來，並且初始化用於輸出的3個點陣圖空間為0。
進入do_select()函式。
04
在do_select()裡面，主要是一遍一遍迴圈遍歷每一個檔案描述符，查詢哪一個為就緒狀態。
在外層的迴圈for (;;)，每一次是整個集合遍歷一遍。這是死迴圈，直到達到觸發條件 1.有就緒的檔案描述符 2.超時 3.中斷。第一遍之後，當前行程會進入睡眠狀態，以節約資源，直到下一次被喚醒（由檔案描述符變為就緒狀態觸發喚醒）。
第二層的for (i = 0; i < n; ++rinp, ++routp, ++rexp) {迴圈，每一次是遍歷__NFDBITS個描述符，這是由第三層迴圈決定的。從i < n可知，因為函式只會迴圈到 n-1 ，所以才需要輸入的最大檔案描述符值nfds + 1 。
第三層for (j = 0; j < __NFDBITS; ++j, ++i, bit <<= 1) {迴圈每次遍歷一個 bit 即一個檔案描述符，遍歷__NFDBITS次。
根據：
可以看到，遍歷的數量就是8個unsigned long長度。因為對於點陣圖，可以一次比較多位，都沒有需要監聽的檔案描述符就跳過，以加快速度。
迴圈裡先根據檔案描述符獲得檔案結構體，然後呼叫結構體裡f_op中掛載的poll函式，以獲取就緒資訊。可以看到select的功能依賴檔案的驅動實現。mask = (*f_op->poll)(file, wait);是 select 的關鍵，這裡不僅檢測了檔案是否就緒，而且還把當前行程加入等待佇列，如果該檔案描述符就緒，則會觸發回呼，以及喚醒該行程。這需要該檔案掛載的驅動配合的。
retval變數用於累計“就緒”的檔案描述符數量，包括3個集合所有的。
一整次掃描完成的最後，呼叫poll_schedule_timeout函式，如果還未超時，則進入睡眠，等待就緒的檔案描述符喚醒。超時則，timed_out = 1;。所以可以看到
THE END
此處為跳出迴圈的程式碼，也就是在超時之後，還要再迴圈一次才能跳出。
最後跳出迴圈後，呼叫poll_freewait(&table;);移出等待佇列。
可以看出來，select 的開銷大在於每次都要遍歷掃描每一個檔案描述符就緒狀態，並且是從最小的描述符 0 開始比較，做了很多無用功，所以效率很低。隨著檔案描述符的增加，效率會越來越低。
