{"id":3928,"date":"2013-12-27T18:02:23","date_gmt":"2013-12-27T17:02:23","guid":{"rendered":"http:\/\/www.blaess.fr\/christophe\/?p=3928"},"modified":"2013-12-28T12:18:14","modified_gmt":"2013-12-28T11:18:14","slug":"comprendre-le-fonctionnement-de-select","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blaess.fr\/christophe\/2013\/12\/27\/comprendre-le-fonctionnement-de-select\/","title":{"rendered":"Comprendre le fonctionnement de select()"},"content":{"rendered":"

\"Fonctionnement<\/a><\/p>\n

Dans un commentaire r\u00e9cent<\/a>, Thomas m’interrogeait sur le fonctionnement de l’appel-syst\u00e8me select()<\/code> lorsqu’il est invoqu\u00e9 pour surveiller des entr\u00e9es GPIO par l’interm\u00e9diaire du syst\u00e8me de fichiers \/sys<\/code>.<\/p>\n

C’est effectivement un sujet int\u00e9ressant, un peu complexe, que je vais essayer de d\u00e9velopper ici. Nous allons commencer par examiner comment select()<\/code> fonctionne pour des fichiers sp\u00e9ciaux repr\u00e9sentant des p\u00e9riph\u00e9riques classiques puis verrons comment il se comporte lorsqu’il est invoqu\u00e9 pour surveiller un fichier de sysfs<\/code>.
\n\n<\/p>\n

Utilisation de select()<\/h1>\n

L’appel-syst\u00e8me select()<\/code>, comme son homologue poll()<\/code>, sert \u00e0 attendre passivement qu’une condition soit r\u00e9alis\u00e9e sur un ou plusieurs descripteurs de fichier que l’on peut surveiller simultan\u00e9ment. Les descripteurs repr\u00e9sentent des fichiers au comportement dynamique (sockets, tubes, p\u00e9riph\u00e9riques, etc.) et les conditions attendues se traduisent par la pr\u00e9sence de donn\u00e9es disponibles pour la lecture, la possibilit\u00e9 d’envoyer des donn\u00e9es en \u00e9criture ou l’occurrence d’une situation exceptionnelle (par exemple l’arriv\u00e9e de donn\u00e9es urgentes hors-bande dans un flux TCP\/IP).<\/p>\n

La grande force de select()<\/code> est que l’attente est passive : tant qu’aucune condition n’est r\u00e9alis\u00e9e, la t\u00e2che appelante est endormie. Elle peut n\u00e9anmoins indiquer un d\u00e9lai maximal d’attente, un timeout,<\/em> au-del\u00e0 de laquelle elle sera automatiquement r\u00e9veill\u00e9e.<\/p>\n

Voici un exemple extrait de mon livre \u00ab\u00a0D\u00e9veloppement syst\u00e8me sous Linux<\/em><\/a>\u00a0\u00bb (chapitre 25) dans lequel un processus cr\u00e9e dix processus enfants qui lui envoient des donn\u00e9es dans des tubes (pipes<\/em>) avec des p\u00e9riodes diff\u00e9rentes. Le processus parent est en attente passive sur les dix descripteurs simultan\u00e9ment.<\/p>\n

exemple-select.c<\/strong>\n#include <stdio.h>\n#include <stdlib.h>\n#include <unistd.h>\n#include <sys\/types.h>\n\n#define NB_FILS 10\n\nint main (void)\n{\n        int tube[NB_FILS][2];\n        int i, fils;\n        char c = 'c';\n        fd_set ensemble;\n\n        for (i = 0; i < NB_FILS; i ++)\n                if (pipe (tube[i]) < 0) {\n                        perror(\"pipe\");\n                        exit(EXIT_FAILURE);\n                }\n        for (fils = 0; fils < NB_FILS; fils ++)\n                if (fork() == 0)\n                        break;\n        for (i = 0; i < NB_FILS; i ++)\n                if (fils == NB_FILS) {\n                        \/\/ On est dans le pere\n                        close(tube[i][1]);\n                } else {\n                        close(tube[i][0]);\n                        if (i != fils)\n                                close(tube[i][1]);\n                }\n        if (fils == NB_FILS) {\n                \/\/ Processus pere\n                while (1) {\n                        FD_ZERO(& ensemble);\n                        for (i = 0; i < NB_FILS; i ++)\n                                FD_SET(tube[i][0], & ensemble);\n                        if (select<\/strong>(FD_SETSIZE, & ensemble, NULL, NULL, NULL) <= 0) {\n                                perror(\"select\");\n                                break;\n                        }\n                        for (i = 0; i < NB_FILS; i ++)\n                                if (FD_ISSET(tube[i][0], & ensemble)) {\n                                        fprintf(stdout, \"%d \", i);\n                                        fflush(stdout);\n                                        read(tube[i][0], & c, 1);\n                                }\n                }\n        } else {\n                while (1) {\n                        usleep((fils + 1) * 1000000);\n                        write(tube[fils][1], & c, 1);\n                }\n        }\n        return EXIT_SUCCESS;\n}<\/pre>\n
 <\/p>\n
Les waitqueue<\/em>s du noyau<\/h1>\n
Avant de d\u00e9tailler le fonctionnement interne de select()<\/code>, faisons un petit point sur le principe des op\u00e9rations bloquantes que l’on peut r\u00e9aliser sur un p\u00e9riph\u00e9rique. Lorsqu’une t\u00e2che appelle une fonction de lecture sur un p\u00e9riph\u00e9rique, la m\u00e9thode read()<\/code> du driver correspondant est invoqu\u00e9e.<\/p>\n
Si des donn\u00e9es sont d\u00e9j\u00e0 disponibles, la m\u00e9thode read()<\/code> les renvoie imm\u00e9diatement et se termine.<\/p>\n
Si aucune donn\u00e9e n’est disponible, la fonction read()<\/code> va inscrire la t\u00e2che appelante dans une waitqueue<\/em> (file d’attente) et l’endormir. Pour cela, elle bascule l’\u00e9tat de la t\u00e2che \u00e0 Sleeping<\/em> et invoque directement l’ordonnanceur (fonction schedule()<\/code> du kernel). Ce dernier peut alors activer une autre t\u00e2che ou basculer le processeur en mode idle<\/em>.<\/p>\n
D\u00e8s que des donn\u00e9es se pr\u00e9sentent en entr\u00e9e sur le p\u00e9riph\u00e9rique, une interruption mat\u00e9rielle est d\u00e9clench\u00e9e. Le handler associ\u00e9 – qui fait partie du driver – est invoqu\u00e9, et il r\u00e9veille une t\u00e2che dans sa file d’attente (en la passant \u00e0 l’\u00e9tat Runnable<\/em>). Lors de la prochaine invocation de l’ordonnanceur, ce dernier pourra choisir d’activer la t\u00e2che r\u00e9veill\u00e9e, et la fonction read()<\/code> continuera alors son ex\u00e9cution en renvoyant \u00e0 l’espace utilisateur les donn\u00e9es fra\u00eechement arriv\u00e9es.<\/p>\n
Impl\u00e9mentation de select()<\/h1>\n
L’appel-syst\u00e8me select()<\/code> est bien entendu impl\u00e9ment\u00e9 dans le kernel. Lorsqu’une t\u00e2che l’invoque depuis l’espace utilisateur, le processeur bascule en mode kernel et se branche sur la fonction do_select()<\/code> de fs\/select.c<\/code> (noyau 3.12) apr\u00e8s \u00eatre pass\u00e9 par la routine sys_select()<\/code> du m\u00eame fichier – dont le nom est construit par la macro SYSCALL_DEFINE5(select,...)<\/code>.<\/p>\n
Dans cette fonction do_select()<\/code>, le kernel invoque successivement les m\u00e9thodes poll()<\/code> de tous les drivers concern\u00e9s par les descripteurs de fichiers des diff\u00e9rents ensembles.<\/p>\n
La m\u00e9thode poll()<\/code> d’un driver est une fonction (non-bloquante) qui a deux objectifs :<\/p>\n