Linux多路复用poll

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poll函数的原型说明如下:

#include <poll.h>
struct pollfd 
{   
	int     fd;         /* 文件描述符 */   
	short   events;     /* 等待的事件 */   
	short   revents;    /* 实际发生了的事件 */ 
} ;
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

第一个参数
用来指向一个struct pollfd类型的数组,每一个pollfd结构体指定了一个被监视的文件描述符,指示poll()监视多个文 件描述符。每个结构体的events域是监视该文件描述符的事件掩码,由用户来设置这个域。revents域是文件描述符的操作结果 事件掩码,内核在调用返回时设置这个域,events域中请求的任何事件都可能在revents域中返回。下表列出指定 events 标志以 及测试 revents 标志的一些常值

这里如果不去找头文件的宏定义,可以在程序里打印一下每个宏的值:

#include<stdio.h>
#include<poll.h>

int main()
{
    printf("%d\n%d\n%d\n%d\n%d\n%d\n%d\n%d\n%d\n%d\n%d\n",POLLIN,
POLLRDNORM,POLLRDBAND,POLLPRI,POLLOUT,POLLWRNORM,POLLWRBAND,
POLLERR,POLLHUP,POLLNVAL,sizeof(POLLIN));//warning:format ‘%d’ expects argument of type ‘int’, but argument 12 has type ‘long unsigned int’ 
	return 0;
}

运行结果:

zhanghang@Ubuntu-14:~$ gcc test.c 
zhanghang@Ubuntu-14:~$ ./a.out    
1
64
128
2
4
256
512
8
16
32
4//注意这些宏都是4个字节
常量  			说明 				是否能作为 events 的输入 		是否能作为revents的返回结果             二进制码
POLLIN 		普通或者优先级带数据可读 				能								 能                      0000 0000 0000 0001
POLLRDNORM 	普通数据可读 						能 								 能                      0000 0000 0100 0000
POLLRDBAND  优先级带数据可读 					能 								 能                      0000 0000 1000 0000
POLLPRI 	高优先级数据	可读 				    能 								 能                      0000 0000 0000 0010 
POLLOUT 	普通数据可写 						能 							 	 能                      0000 0000 0000 0100
POLLWRNORM  普通数据可写 						能 								 能                      0000 0001 0000 0000
POLLWRBAND  优先级带数据可写 					能 							 	 能                      0000 0010 0000 0000
POLLERR     发生错误 							能 								 能                      0000 0000 0000 1000
POLLHUP 	发生挂起 															 能                      0000 0000 0001 0000
POLLNVAL    描述字不是一个打开的文件 												 能                      0000 0000 0010 0000
//在这里的二进制码省略前16位

POLLIN | POLLPRI等价于select()的读事件,POLLOUT |POLLWRBAND等价于select()的写事件。POLLIN等价于 POLLRDNORM |POLLRDBAND,而POLLOUT则等价于POLLWRNORM。例如,要同时监视一个文件描述符是否可读和可 写,我们可以设置 events为POLLIN |POLLOUT。在poll返回时,我们可以检查revents中的标志,对应于文件描述符请求的 events结构体。如果POLLIN事件被设置,则文件描述符可以被读取而不阻塞。如果POLLOUT被设置,则文件描述符可以写入而 不导致阻塞。这些标志并不是互斥的:它们可能被同时设置,表示这个文件描述符的读取和写入操作都会正常返回而不阻塞。

第二个参数
nfds 指定数组中监听的元素个数;

第三个参数
timeout指定等待的毫秒数,无论I/O是否准备好,poll都会返回。timeout指定为负数值表示无限超时,使poll() 一直挂起直到一个指定事件发生;timeout为0指示poll调用立即返回并列出准备好I/O的文件描述符,但并不等待其它的事件。 这种情况下,poll()就像它的名字那样,一旦选举出来,立即返回。
该函数成功调用时,poll()返回结构体中revents域不为0的文件描述符个数;如果在超时前没有任何事件发生,poll()返回0; 失败时,poll()返回-1,并设置errno为下列值之一:
  EBADF   一个或多个结构体中指定的文件描述符无效。   
  EFAULTfds   指针指向的地址超出进程的地址空间。   
  EINTR     请求的事件之前产生一个信号,调用可以重新发起。   
  EINVALnfds  参数超出PLIMIT_NOFILE值。   
  ENOMEM   可用内存不足,无法完成请求

下面给出poll多路复用socket编程的服务器端伪代码:

#include<>
int main()
{
	struct poll_fd     array[SIZE];
	int 			   listen_fd;
	int 			   max=0;
	int 			   i;//for the value of max
	int 			   judge=0;//judge whether struct array is full or not 
	listen_fd=socket();
	bind(listen_fd);
	listen(listen_fd);
	for(int i=0;i<SIZE;i++)
	{
		array[i].fd=-1;
	}
	array[0].fd=listen_fd;
	array[0].events=POLLIN;
	while(1)
	{
		rv=poll(array,max+1,-1);//function will block here
		//rv<0 poll函数调用出错,rv==0,超时,此处设置为-1永不超时。rv>0时,此时rv的值为结构体中revents域不为0的fd个数。
		if(array[0].revents&POLLIN)//listen_fd get event from client,对应上面的二进制码,revents域与POLLIN做按位与运算为真,即当内核返回给revents 域为POLLIN时,条件语句进入,同样第一次poll返回也是listen_fd所在结构体的revents域被设置为POLLIN
		{
			conn_fd=accept();
			judge=0;
			for(i=1;i<SIZE;i++)
			{	
				if(array[i].fd<0)
				{
					array[i].fd=conn_fd;
					array[i].events = POLLIN; 
					judge=1;
					break;
				}
			}
			if(!judge)//理论上poll接受文件描述符是没有限制的,但是这里设置结构体数组大小为SIZE,当这SIZE个结构体都被文件描述符的填满时,就不能再往里面添加文件描述符了
			{
				close(conn_fd);
				continue;
			}
			max=i>max?i:max;//同select函数的第一个参数,每加入一个fd,poll时都要修改,但这里会和select有点不一样
			if(--rv<=0)
				continue;
		}
		else//data arrived from already connected clients
		{
			for(int i=1;i<=max;i++)
			{
				if(array[i].fd<0)//排除小于0的fd
					continue;
				if(array[i].revents & POLLIN)//剩下的fd的revents域与POLLIN作与运算,如果为1,执行如下代码
				{
					read();
					write();
					//如果出错需要将出错的文件描述符关闭,同时将出错的文件描述符所在结构体的对应元修改为-1。
				}
			}
		}
	}
	close(listen_fd);
	return 0;
}		

相比select,poll在对文件描述符的处理时,不会像select每一次select返回,都会将rd_set清空,再加入fd,poll利用结构体poll_fd 的events域和revents域在响应时被设置的状态来判定响应的fd。

poll的缺点:
每次调用poll,也要从用户态拷贝到内核态,并且拷贝的数据相比select远远增多,select中每个文件描述符只拷贝一位,而poll要拷一个结构体,文件描述符很多时,开销非常大,效率更低。

与select一样,不论是从用户拷到内核还是从内核拷到用户,都要进行遍历。

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