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名 前

select, pselect, FD_CLR, FD_ISSET, FD_SET, FD_ZERO − 同 期 I/O の 多 重 化

書 式

/* POSIX.1−2001 に 従 う 場 合 */
#include <sys/select.h>

/* 以 前 の 規 格 に 従 う 場 合 */
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *utimeout);

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
void FD_ZERO(fd_set *set);

#include <sys/select.h>

int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, const struct timespec *ntimeout,
const sigset_t *sigmask);

glibc 向 け の 機 能 検 査 マ ク ロ の 要 件 (feature_test_macros(7) 参 照 ):

pselect(): _POSIX_C_SOURCE >= 200112L || _XOPEN_SOURCE >= 600

説 明

select() (や pselect()) を 使 う と 、 効 率 的 に 複 数 の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー を 監 視 し 、 そ の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー の い ず れ か が 「 ready (準 備 が で き た )」 状 態 、 つ ま り I/O (入 出 力 ) が 可 能 に な っ て い る か や 、 フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー の い ず れ か が 「 例 外 状 態 (exceptional condition)」 が 発 生 し た か 、 を 調 べ る こ と が で き る 。 こ の 関 数 の 主 要 な 引 き 数 は 、 3種 類 の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー の 「 集 合 」 readfds, writefds, exceptfds で あ る 。 各 々 の 集 合 は fd_set と し て 宣 言 さ れ 、 そ の 内 容 は FD_CLR(), FD_ISSET(), FD_SET(), FD_ZERO() と い っ た マ ク ロ に よ っ て 操 作 で き る 。 新 し く 宣 言 さ れ た 集 合 は 、 ま ず 最 初 に FD_ZERO() を 使 っ て ク リ ア す べ き で あ る 。 select() は こ れ ら の 集 合 の 内 容 を 、 以 降 に 述 べ る 規 則 に 従 っ て 修 正 す る 。 select() を 呼 ん だ 後 、 フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー が ま だ 集 合 に 存 在 し て い る か ど う か は 、 FD_ISSET() マ ク ロ に よ っ て 調 べ る こ と が で き る 。 FD_ISSET() は 指 定 さ れ た デ ィ ス ク リ プ タ ー が 集 合 に 存 在 し て い れ ば 0 以 外 の 値 を 返 し 、 存 在 し な け れ ば 0 を 返 す 。 FD_CLR() は 集 合 か ら の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー の 削 除 を 行 う 。 引 き 数
readfds こ の 集 合 に 含 ま れ る い ず れ か の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー で 、 デ ー タ の 読 み 込 み が 可 能 に な っ た か ど う か を 監 視 す る 。 select() か ら 戻 る 時 に 、 readfds の う ち 、 直 ち に 読 み 込 み 可 能 な フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー 以 外 は 集 合 か ら 削 除 さ れ る 。
writefds こ の 集 合 に 含 ま れ る い ず れ か の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー で 、 デ ー タ を 書 き 込 む ス ペ ー ス が あ る か ど う か を 監 視 す る 。 select() か ら 戻 る 時 に 、 writefds の う ち 、 直 ち に 書 き 込 み 可 能 な フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー 以 外 は 集 合 か ら 削 除 さ れ る 。
exceptfds こ の 集 合 に 含 ま れ る い ず れ か の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー で 、 「 例 外 状 態 (exceptional condition)」 が 発 生 し た か ど う か を 監 視 す る 。 実 際 の 動 作 で は 、 普 通 に 起 こ り 得 る 例 外 状 態 は 一 つ だ け で あ り 、 そ れ は TCP ソ ケ ッ ト で 帯 域 外 (out−of−band; OOB) デ ー タ が 読 み 込 み 可 能 な 場 合 で あ る 。 OOB デ ー タ の 詳 細 に つ い て は 、 recv(2), send(2), tcp(7) を 参 照 の こ と 。 (こ れ 以 外 で は 、 ま れ な こ と だ が 、 パ ケ ッ ト モ ー ド の 擬 似 端 末 (pseudoterminals) で select() が 例 外 状 態 を 示 す こ と が あ る 。 ) select() が 返 る 時 に 、 exceptfds の う ち 、 例 外 状 態 が 発 生 し た デ ィ ス ク リ プ タ ー 以 外 は 集 合 か ら 削 除 さ れ る 。

1 を 足 し た 整 数 で あ る 。 す な わ ち 、 フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー を 各 集 合 に 加 え る 作 業 の 途 中 で 、 全 て の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー を 見 て 最 大 値 を 求 め 、 そ れ に 1 を 加 え て nfds と し て 渡 さ な い と い け な い 、 と い う こ と だ 。
utimeout

(何 も 起 こ ら な か っ た 場 合 に ) select() が 戻 る 前 に 待 つ 最 大 時 間 で あ る 。 こ の 値 に NULL を 渡 す と 、 select() は フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー の い ず れ か が ready (準 備 が で き た ) 状 態 に な る ま で 待 ち 続 け て ず っ と 停 止 す る 。 utimeout は 0 秒 に す る こ と も で き 、 こ の 場 合 select() は 直 ち に 返 り 、 呼 び 出 し 時 点 の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー の 状 態 に 関 す る 情 報 が 返 さ れ る 。 構 造 体 struct timeval は 次 の よ う に 定 義 さ れ て い る :

struct timeval {
time_t tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */ };

ntimeout

pselect() の こ の 引 き 数 は utimeout と 同 じ 意 味 を 持 つ が 、 struct timespec は 次 に 示 す よ う に ナ ノ 秒 の 精 度 を 持 つ 。

struct timespec {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_nsec; /* nanoseconds */ };

sigmask こ の 引 き 数 は 、 呼 び 出 し 側 が pselect() 内 部 で 停 止 し て い る 間 に 、 カ ー ネ ル が 通 知 を 許 可 す べ き シ グ ナ ル 集 合 (す な わ ち 、 呼 び 出 し た ス レ ッ ド の シ グ ナ ル マ ス ク か ら 削 除 す べ き シ グ ナ ル 集 合 ) を 保 持 す る (sigaddset(3) と sigprocmask(2) を 参 照 )。 こ の 引 き 数 は NULL に す る こ と も で き 、 そ の 場 合 は こ の 関 数 へ 入 る と き ・ 出 る と き に シ グ ナ ル マ ス ク を 変 更 し な い 。 こ の 場 合 、 pselect() は select() と 全 く 同 じ 動 作 と な る 。 シ グ ナ ル と デ ー タ イ ベ ン ト を 組 み 合 わ せ る フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー が I/O 可 能 な 状 態 に な る の と 同 時 に シ グ ナ ル も 待 ち た い 場 合 に は 、 pselect() が 便 利 で あ る 。 シ グ ナ ル を 受 信 す る プ ロ グ ラ ム は 、 通 常 は 、 シ グ ナ ル ハ ン ド ラ ー を グ ロ ー バ ル な フ ラ グ を 立 て る た め だ け に 使 う 。 こ の グ ロ ー バ ル な フ ラ グ は 、 そ の イ ベ ン ト を プ ロ グ ラ ム の メ イ ン ル ー プ で 処 理 し な け れ ば な ら な い こ と を 示 す 。 シ グ ナ ル を 受 け る と select() (や pselect()) は errno に EINTR を セ ッ ト し て 戻 る こ と に な る 。 シ グ ナ ル が プ ロ グ ラ ム の メ イ ン ル ー プ で 処 理 さ れ る た め に は こ の 動 作 が 不 可 欠 で 、 こ れ が な い と select() は 永 遠 に 停 止 し 続 け る こ と に な る 。 さ て 、 メ イ ン ル ー プ の ど こ か に こ の グ ロ ー バ ル フ ラ グ を チ ェ ッ ク す る 条 件 文 が あ る と し よ う 。 こ こ で 少 し 考 え て み な い と い け な い 。 「 シ グ ナ ル が 条 件 文 の 後 、 し か し select() コ ー ル の 前 に 到 着 し た ら ど う な る の か ？ 」 答 え は 「 そ の select() は 、 た と え 解 決 待 ち の イ ベ ン ト が あ っ た と し て も 、 永 遠 に 停 止 す る 」 で あ る 。 こ の 競 合 状 態 は pselect() コ ー ル に よ っ て 解 決 で き る 。 こ の コ ー ル を 使 う と 、 pselect() で の み 受 信 し た い シ グ ナ ル の 集 合 を シ グ ナ ル マ ス ク に 設 定 す る こ と が で き る 。 例 え ば 、 問 題 と な っ て い る イ ベ ン ト が 子 プ ロ セ ス の 終 了 の 場 合 を 考 え よ う 。 メ イ ン ル ー プ が 始 ま る 前 に 、 SIGCHLD を sigprocmask(2) で ブ ロ ッ ク す る 。 pselect() コ ー ル で は SIGCHLD を 、 も と も と の シ グ ナ ル マ ス ク を 使 っ て 有 効 に す る の だ 。 こ の プ ロ グ ラ ム は 次 の よ う に な る 。

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 */
/* Initialize readfds, writefds, and exceptfds
before the pselect() call. (Code omitted.) */

r = pselect(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds,
NULL, &empty_mask);
if (r == −1 && errno != EINTR) {
/* Handle error */ }

if (got_SIGCHLD) {
got_SIGCHLD = 0;

/* Handle signalled event here; e.g., wait() for all
terminated children. (Code omitted.) */ }

/* main body of program */ } } 実 例 実 際 の と こ ろ select() の 大 事 な 点 は 何 な の か ？ デ ィ ス ク リ プ タ ー は 好 き な と き に 読 み 書 き で き る ん じ ゃ な い の ？ select() の 重 要 な と こ ろ は 、 複 数 の デ ィ ス ク リ プ タ ー を 同 時 に 監 視 で き 、 な ん の 動 き も な け れ ば プ ロ セ ス を 適 切 に ス リ ー プ 状 態 に 移 行 す る と こ ろ に あ る の だ 。 UNIX プ ロ グ ラ マ は 、 複 数 の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー の 入 出 力 を 同 時 に 扱 わ ね ば な ら ず 、 し か も デ ー タ の 流 れ は 間 欠 的 で あ る 、 と い う 状 況 に よ く 出 会 う 。 単 に read(2) や write(2) コ ー ル の シ ー ケ ン ス を 作 る だ け で は 、 そ れ ら の コ ー ル の ど れ か が フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー か ら の デ ー タ を 待 っ て ブ ロ ッ ク し て お り 、 別 の フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー に は I/O が 可 能 な の に 使 え な い 、 と い う こ と に な っ て し ま う だ ろ う 。 select() を 使 う と こ の 状 況 に 効 果 的 に 対 処 で き る 。

SELECT の 掟
select() を 使 お う と し た 多 く の 人 は 、 理 解 し に く い 挙 動 に 出 く わ し 、 結 果 的 に で き た も の は 移 植 性 が な い か 、 よ く て も ギ リ ギ リ の も の に な っ て し ま う 。 例 え ば 、 上 記 の プ ロ グ ラ ム は 、 集 合 に 含 ま れ る フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー を 非 停 止 (nonblocking) モ ー ド に し な く て も 、 ど こ に も ブ ロ ッ ク が 生 じ な い よ う 注 意 し て 書 か れ て い る 。 微 妙 な 間 違 い に よ っ て 、 select() を 使 う 利 点 は 簡 単 に 失 わ れ て し ま う 。 そ こ で 、 select() コ ー ル を 使 う と き に 注 意 す べ き 重 要 事 項 を 列 挙 し て お く こ と に す る 。