FD_SET, FD_CLR ... 是原子操作吗？

Question

我目前正在处理的应用程序是一个服务器，它将使用 select() 管理与客户端的连接，每次服务器接收到消息时，它都会打开一个新线程以读取套接字。在此期间，套接字的文件描述符将从集合中删除，并将在读取结束时添加。 这是代码示例

struct s_handle {
 int sock;
 fd_set * rdfs;
};




int main(){
 ...
 fd_set rdfs;
 ...
 while(1){
 ....
  select(nb_fd,&rdfs,NULL,NULL,NULL)
  for_each(peer){
   if(FD_ISSET(peer->sock,&rdfs)){
     struct s_handle * h = malloc(sizeof(struct s_handle));
     h->sock = peer->sock;
     h->rdfs = &rdfs;
     FD_CLR(peer->sock,&rdfs);
     pthread_create(thread,NULL,handle,(void *)&h);
   }
  }
 ...
 }
 ...
 }

void* handle(void* argss){
 struct s_handle * temp = (struct s_handle *) argss;
 ...
 FD_SET(temp->sock,temp->rdfs);
}

FD_SET、FD_ISSET 和 FD_CLR 是原子操作，还是需要用互斥锁锁定 rdfs？

如果需要互斥锁，如何避免死锁？

Answer 1

首先，您不应该创建这样的线程。创建线程是一项开销相当大的操作，只应在您需要更多线程时使用，而不仅仅是因为您必须做更多工作。

是的，您确实需要使用互斥锁来保护FD_* 函数。通常的解决方案是拥有一个仅在执行FD_* 操作所需的瞬间持有的互斥锁。在调用select 之前，先获取互斥体，复制描述符集，然后释放互斥体。

一般来说，从读取集中删除套接字是个坏主意。将套接字放回读取集中不会更改稍后已经发生的select。而且你会弄得一团糟，要弄清楚如何从select 中取出调用select 的线程，以便对新集合进行操作。

您可能需要重新考虑您的 I/O 发现方法并使用其中一种标准方法，而不是尝试自行开发。您正在强制进行丑陋的权衡，要么因为最近读取了某些套接字而没有被读取以进行读取，并且 select 仍然被阻止，要么在您完成每个套接字的读取时必须重新 select。两种解决方案都不好。

一种更常见的模式是在读取套接字时将套接字保留在集合中，并且在读取所有套接字（但不一定处理其数据）之前不返回select。

Answer 2

不能保证它们是，而且你根本不应该依赖它。

fd_sets 通常使用普通位图（ints 或类似的数组）实现，而FD_* 宏只是位操作操作。这些操作在任何比原生平台int 更长的东西上很少是原子的（即使是这样）。

Answer 3

FD_SET、FD_ISSET 等都是宏——我认为你不能指望它们是原子的。但是，我建议您重新考虑您的方法，而不是使用互斥锁；每当您需要阅读时创建一个新线程，并从与使用其结果的线程不同的线程调用select 似乎都是坏主意。如果有特殊原因需要仅用于读取而不是完全处理该连接，那么为什么不让它拥有自己的fd_set 并调用select 本身呢？

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重读问题后，我会说如果你确实使用你现在的方法，你应该注意，在每次调用 select 之前，你的阅读 fd_set 需要重建，并被调用修改。因此，线程函数末尾的FD_SET 无论如何都没有用，因为如果描述符还没有准备好再次读取，它将在下一次select 调用时从集合中删除。您需要在 select 调用之前在 select 线程中构建您的读取集——因此您需要另一种方法来确定需要包含哪些套接字。

您可以在 s_handle 结构中添加一个繁忙标志，并使用互斥锁保护 那个 -- 然后您可以在创建线程之前设置它，并让线程在它发生时清除它退出。在 select 调用之前填充读取的 fd_set 时，您将为每个未由 s_handle 结构中的标志标记为“忙碌”的对等方添加套接字。