Linux: I/O多路转接之poll（有图有代码有真相！！！）

一、poll()函数解析

不同与select使⽤用三个位图来表⽰示三个fdset的⽅方式，poll使⽤用⼀一个 pollfd的指针实现。pollfd结构包含了要监视的event和发⽣生的event，  

不再使⽤用select“参数-值”传递的⽅方式。同时，pollfd并没有最⼤大数量限制（但是数量过⼤大后性能也是会下降）。 和select函数⼀一样，

 poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符。

 


poll()函数：这个函数是某些Unix系统提供的用于执行与select()函数同等功能的函数，下面是这个函数的声明：

#include <poll.h>

int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout)；

参数说明:

struct pollfd：

　　struct pollfd{
　　int fd;              //文件描述符
　　short events;    //等待的事件
　　short revents;   //实际发生的的事件
　　};
　　
events和revents是通过对代表各种事件的标志进行逻辑或运算构建而成的。events包括要监视的事件，
 poll用已经发生的事件填充revents。poll函数通过在revents中设置标志字符POLLHUP、POLLERR、POLLNVAL等来反映相关         条件的存在。
不需要在events中对于这些标志符相关的比特位进行设置。如果fd小于0， 则events字段被忽略，而revents被置为0.
标准中没有说明如何处理文件结束。文件结束可以通过revents的标识符POLLHUP或返回0字节的常规读操作来传达。
即使POLLIN或POLLRDNORM指出还有数据要读，POLLHUP也可能会被设置。因此，应该在错误检验之前处理正常的读操作。


poll函数的事件标志符值:

常量	说明
POLLIN	普通或优先 带数据可读
POLLRDNORM	普通数据可读
POLLRDBAND	优先级带数据       可读
POLLPRI	高优先级数据       可读
POLLOUT	普通数据可写
POLLWRNORM	普通数据可写
POLLWRBAND	优先级带数据       可写
POLLERR	发生错误
POLLHUP	发生挂起
POLLNVAL	描述字不是一 个打开的文件

注：后三个只能作为描述字的返回结果存储在revents中，而不能作为测试条件用于events中。

      fds：是一个struct
pollfd结构类型的数组，用于存放需要检测其状态的Socket描述符；每当调用这个函数之后，系统不会清空这个数组，操作起来比较方便；特别是对于socket连接比较多的情况下，在一定程度上可以提高处理的效率；这一点与select()函数不同，调用select()函数之后，select()函数会清空它所检测的socket描述符集合，导致每次调用select()之前都必须把socket描述符重新加入到待检测的集合中；因此，select()函数适合于只检测一个socket描述符的情况，而poll()函数适合于大量socket描述符的情况；

nfds：nfds_t类型的参数，用于标记数组fds中的结构体元素的总数量；

timeout：是poll函数调用阻塞的时间，单位：毫秒；

返回值:

> 0 ：数组fds中准备好读、写或出错状态的那些socket描述符的总数量；

== 0 ：数组fds中没有任何socket描述符准备好读、写，或出错；此时poll超时，超时时间是timeout毫秒；换句话说，如果所检测的socket描述符上没有任何事件发生的话，那么poll()函数会阻塞timeout所指定的毫秒时间长度之后返回，如果timeout==0，那么poll()
函数立 即返回而不阻塞，如果timeout==INFTIM，那么poll() 函数会一直阻塞下去，直到所检测的socket描述符上的感兴趣的事件发生是才返回，如果感兴趣的事件永远不发生，那么poll()就会永远阻塞下去；

   == -1 ： poll函数调用失败，同时会自动设置全局变量errno；

二、poll应用实例

实例一：用poll监视输入输出

#include<stdio.h>
#include<poll.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
struct pollfd _poll[1];
_poll[0].fd=0;
_poll[0].events=POLLIN;
_poll[0].revents=0;
int timeout=3000;
int i=0;
char buf[1024];
while(1)
{
switch(poll(_poll,1,timeout))
{
case 0:
printf("timeout");
break;
case -1:
printf("poll");
break;
default:
{
for(i=0;i<2;i++)
{
if((_poll[0].fd==0)&&(_poll[0].revents)&POLLIN)
{
ssize_t s=read(0,buf,sizeof(buf)-1);
if(s>0)
{
buf[s]=0;
if(strncmp(buf,"hello poll",10)==0)
{
close(_poll[i].fd);
return 1;
}
printf("this is test:poll:%s\n",buf);
}
}
}

}
break;
}
}
return 0;
}

事例二：poll实现服务器端：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<poll.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string.h>
static void usage(char *proc)
{
printf("usage:%s [local_ip] [local_port]\n",proc);
}
int startup(char* _ip,int _port)
{
//create socket
int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sock<0)
{
perror("socket");
return 2;
}
//port multiplexing
int flg=1;
setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&flg,sizeof(flg));
struct sockaddr_in local;
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_ip);
local.sin_port=htons(_port);
//bind
if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0)
{
perror("bind");
return 3;
}
//listen
if(listen(sock,10)<0)
{
perror("listen");
return 4;
}
return sock;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
if(argc!=3)
{
usage(argv[0]);
return 1;
}
int listen_sock=startup(argv[1],atoi(argv[2]));
struct pollfd fd_set[2];
fd_set[0].fd=listen_sock;
fd_set[0].events=POLLIN;
fd_set[0].revents=0;
int timeout=2000;
int n=sizeof(fd_set)/sizeof(fd_set[0]);
struct sockaddr_in client;
socklen_t len=sizeof(client);
int i=1;
for(;i<n;i++)
{
fd_set[i].fd=-1;
}
int maxfd=0;
while(1)
{
switch(poll(fd_set,maxfd+1,timeout))
{
case 0:
printf("timeout..\n");
break;
case -1:
printf("poll");
break;
default:
{
for(i=0;i<n;i++)
{
if((fd_set[i].fd==listen_sock)&& \
(fd_set[i].revents)&POLLIN)
{
int new_sock=accept(listen_sock,\
(struct sockaddr*)&client,&len);
if(new_sock<0)
{
perror("accept");
continue;
}
printf("get a new client:\n");
int j=0;
for(j=0;j<n;j++)
{
if(fd_set[j].fd==-1)
{
fd_set[j].fd=new_sock;
fd_set[j].events=POLLIN;
fd_set[j].revents=0;
break;
}
}
if(j==n)
{
close(new_sock);
}
if(j>maxfd)
{
maxfd=j;
}
}
else if((fd_set[i].fd>0)&& (fd_set[i].revents)&POLLIN)
{
char buf[1024];
ssize_t s=read(fd_set[i].fd,buf,sizeof(buf)-1);
if(s>0)
{
buf[s]='\0';
printf("client: %s\n",buf);
write(fd_set[i].fd,buf,strlen(buf));
}
else if(s==0)
{
close(fd_set[i].fd);
int p=1;
for(;p<n;i++)
{
if((fd_set[p].fd!=-1)&&(p!=i))
{
int temp=fd_set[i].fd;
fd_set[i].fd=fd_set[p].fd;
fd_set[p].fd=temp;
}
}
}
}
}
}
break;
}
}
return 0;
}

三、总结

1、poll的优点

1）poll() 在应付大数目的文件描述符的时候相比于select速度更快，相对于select更加高效。

2）解决了select处理文件描述符有上限（默认1024）的限制。

2、poll缺点

1）、大量的fd的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，而不管这样的复制是不是有意义。 

2）、与select一样，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符

 3）、事实上，同时连接的⼤大量客户端在⼀一时刻可能只有很少的处于就绪状态，因此随着监视的描述符数量的增长，其效率也会线性下降。