IO多路复用之poll

poll提供的功能与select类似,与select在本质上没有多大差别，管理多个描述符也是进行轮询，但poll比select的优点是，不限制所能监视的描述符的数目，但随着所监视描述符的数目的增加，性能也会下降

函数原型：
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
返回值：成功时，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，返回0；失败返回-1
参数：
fds:结构体指针，该结构体结构如下：
struct pollfd{ 　 　 int fd; //所感兴趣的文件描述符 　　 short events; //用于指定等待的事件 　　 short revents; //用于指定poll返回时，在该文件描述符上实际发生了的事件 　　 };每一个pollfd结构体制定了一个被监视文件描述符，可传递多个该结构体，指示poll监视多个文件描述符nfds:要监视的描述符的个数
timeout:单位（微秒），timeout指定等待的毫秒数，无论I/O是否准备好，poll都会返回，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，立即返回

events域中请求的任何事件都可能在revents域中返回。合法的事件如下：
POLLIN 　　　　　　　　有数据可读 POLLPRI　　　　　　　　有紧迫数据可读　　POLLOUT　　　　　　 写数据不会导致阻塞　　POLLRDNORM 　　　　 有普通数据可读。　　POLLRDBAND　　　　　 有优先数据可读。　　POLLWRNORM　　　　　写普通数据不会导致阻塞。　　POLLWRBAND　　　　 写优先数据不会导致阻塞。　　POLLMSGSIGPOLL 　　 消息可用。　　此外，revents域中还可能返回下列事件：
　　POLLER　　 指定的文件描述符发生错误。　　POLLHUP　　 指定的文件描述符挂起事件。　　POLLNVAL　　 指定的文件描述符非法。 这些事件在events域中无意义，因为它们在合适的时候总是会从revents中返回。　　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。

示例代码如下：
编写一个echo server程序，功能是客户端向服务器发送信息，服务器接收输出并原样发送回给客户端，客户端接收到输出到终端
server_poll.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <poll.h>

#define _BLOCKLOG_ 6

void usage(char *_proc)
{
printf("%s [ip] [port]\n",_proc);
}

int create(char *_ip,int _port)
{
int listen_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(listen_fd<0){
perror("socket");
exit(1);
}

struct sockaddr_in local;
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_port=htons(_port);
local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_ip);

struct linger lig;
int iLen;
lig.l_onoff=1;
lig.l_linger=0;
iLen=sizeof(struct linger);
setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_LINGER,(char *)&lig,iLen);

if(bind(listen_fd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0){
perror("bind");
exit(2);
}

if(listen(listen_fd,_BLOCKLOG_)<0){
perror("listen");
exit(3);
}

return listen_fd;
}

int main(int args,char *argv[])
{
if(args!=3){
usage(argv[0]);
return 1;
}

char *ip=argv[1];
int port=atoi(argv[2]);
//创建监听描述符并绑定
int listen_fd=create(ip,port);

nfds_t nfds=64;
struct pollfd fds[nfds];

//初始化描述符
int i=0;
for(;i<nfds;++i){
fds[i].fd=-1;
}

//添加监听描述符
fds[0].fd=listen_fd;
fds[0].events=POLLIN;

struct sockaddr_in client;
socklen_t len;

char buf[1024];
int maxi=0;

int done=0;
while(!done){
int timeout=5000;
switch(poll(fds,maxi+1,timeout)){
case -1:
perror("poll");
break;
case 0:
printf("poll timeout...\n");
break;
default:
{
int i=0;
for(;i<nfds;++i){
if(fds[i].fd==listen_fd && (fds[i].revents&POLLIN)){//listen event happend
int new_socket=accept(listen_fd,(struct sockaddr*)&client,&len);
if(new_socket<0){
perror("accept");
continue;
}else{
printf("get a connection...%s:%d\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));
int i=0;
//将新的连接和读事件添加到数组中
for(;i<nfds;++i){
if(fds[i].fd<0){
fds[i].fd=new_socket;
fds[i].events=POLLIN;
++maxi;//更新客户连接的文件描述符的个数
break;
}
}
}
}else if(fds[i].fd>0 && (fds[i].revents&POLLIN)){//normal events happend
//接收客户端发来的消息
ssize_t _size=read(fds[i].fd,buf,sizeof(buf)-1);
if(_size<0){
perror("read");
}else if(_size==0){//client closed
printf("client shutdown\n");
close(fds[i].fd);
fds[i].fd=-1;
continue;
}else{
buf[_size]='\0';
printf("client# %s",buf);
//向客户端发送消息
if(write(fds[i].fd,buf,sizeof(buf)-1)<0){
perror("write");
}
}
}
}
break;
}
break;
}
}

return 0;
}

client_poll.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

void usage(char *proc)
{
printf("%s [ip] [port]\n",proc);
}

int creat_socket()
{
int fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(fd<0){
perror("socket");
exit(1);
}

return fd;
}

int main(int argc,char* argv[])
{
if(argc!=3){
usage(argv[0]);
exit(1);
}

int fd=creat_socket();

int _port=atoi(argv[2]);
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(_port);
inet_aton(argv[1],&addr.sin_addr);
socklen_t addrlen=sizeof(addr);
if(connect(fd,(struct sockaddr*)&addr,addrlen)<0){
perror("connect");
exit(2);
}

char buf[1024];
while(1){
memset(buf,'\0',sizeof(buf));
printf("Please Enter:");
fgets(buf,sizeof(buf)-1,stdin);
if(send(fd,buf,sizeof(buf)-1,0)<0){
perror("send");
continue;
}

ssize_t _size=recv(fd,buf,sizeof(buf)-1,0);
if(_size>0){
buf[_size]='\0';
printf("echo->%s",buf);
}
}
return 0;
}

运行结果：
服务器端运行结果：




客户端1运行结果：



客户端2运行结果：






最后还有一点，poll()会自动把revents域设置为0，不需要我们手动的去设置
测试程序如下：
以下程序片段只是在上面代码的基础上添加了几行代码，为看的更清楚，我用红色注释了这几行代码



运行出来的结果如下：



现在对上面运行结果进行分析，为简单起见，我们只关注四个结构体，所以以四行为单位

可看到第一次（前四行）的revents都为随机值
第二次(次四行）poll()函数把fd=3的描述符中revents设置为0
第四次poll()函数把fd=3的描述符中revents设置为1（因为此时监听到了客户端请求）所以接下来有：
get a connection...1.0.0.0:0 这条消息
第五次fd=3的revents还是为1，因为此时还没有执行poll()，fd=4的revents是随机值

第六次fd=3和fd=4的events都为1，它们都添加了读事件，而fd=3的revents被poll设置为了0，fd=4的revents为1（因为客户端发送了条消息，使读事件发生，因此有下面一条消息：）

client# hello
第七次和第六次的一致，因为还未被poll()设置

第八次和第七次的一致，但此时fd=4的revents=1是因为客户端按下了Ctrl+c,所以接下来会有：
client shutdown
第九次把fd=4从数组中去掉

《完》