Unix环境变量--I/O多路复用

最新推荐文章于 2024-06-13 20:51:57 发布

原创最新推荐文章于 2024-06-13 20:51:57 发布 · 318 阅读

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本文深入解析Linux下的IO复用技术，包括select、pselect、poll和epoll的使用方法与特性。详细介绍了各函数的参数、返回值及注意事项，对比了它们之间的差异，特别是poll和epoll在处理大量并发连接时的优势。

在linux下，实现IO复用的系统调用主要有三个：select、pselect、poll 和 epoll，下面我们将对其进行逐一讲解。

一、函数select及函数pselect

注意事项：（1）一个描述符阻塞与否不影响select是否阻塞。

（2）如果在一个描述符上遇到了文件末尾，select认为它是可读的。也就是说，到达文件末尾时，select并不会给一个异常提示

（3）如果调用成功，此时所有参数都会被重置为0，所以需要重新赋值

int select(int nfds,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout)；

头文件：#include <sys/select.h> #include <sys/time.h>

参数：nfds：监听的文件描述符的集合中的最大文件描述符加1

readset：读事件集合 writeset：写事件集合 exceptset：异常事件集合(若对某些事件不关心，则可以置为NULL)

timeval：等待时间，（1）为NULL则表示无限等待（2）时间为0则表示不等待（3）其他为等待的时间长

返回值：-1：出错，测试文件描述符集合都不会被更改

0：表示没有描述符准备好，此时，所有描述符集都会被置0。

其他正数：一个正的返回值表明已经准备好的描述符数。该值是3个描述符集中准备好的描述符数之和

上述中的参数中的集合，通过以下方式进行赋值：

void FD_ZERO(fd_set *fdset); //清空集合

void FD_SET(int fd, fd_set *fdset); //将一个给定的文件描述符加入集合之中

void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); //将一个给定的文件描述符从集合中删除

int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); // 检查集合中指定的文件描述符是否可以读写

除了select外，POSIX提供一个select的变体：

int pselect(int maxfdp1, fd_set *restrict readfds, fd_set *restrict writefds,fd_set *restrict exceptfds, const struct timespec *restrict tsptrconst sigset_t *restrict sigmask);

头文件：#include <sys/select.h>

返回值：准备就绪的描述符数目；若超时，则返回0；若出错，返回-1

pselect和select几乎相同，除了以下两点：

（1）pselect的超时值使用timespec结构，该结构以秒和纳秒表示超时值，能够提供更精确的超时时间。 pselect的超时值被声明为const，这保证了超时值不会在调用时被修改。（2）pselect使用可选的信号屏蔽字。如果参数sigmask非空，则在函数被调用时，以原子的方式安装该屏蔽字，再返回时，恢复以前的屏蔽字。

二、函数poll

poll的机制与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，根据描述符的状态进行处理，但是poll没有最大文件描述符数量的限制

# include <poll.h>

int poll ( struct pollfd * fds, unsigned int nfds, int timeout);

pollfd结构体定义如下：

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 */

} ;

　每一个pollfd结构体指定了一个被监视的文件描述符，可以传递多个结构体，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。合法的事件如下：

POLLIN 　　　　　　　　有数据可读。

　　POLLRDNORM 　　　　有普通数据可读。

　　POLLRDBAND　　　　　有优先数据可读。

　　POLLPRI　　　　　　　　有紧迫数据可读。

　　POLLOUT　　　　　　写数据不会导致阻塞。

　　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。

使用poll()和select()不一样，你不需要显式地请求异常情况报告。

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。

　　timeout参数指定等待的毫秒数，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。

返回值和错误代码

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，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。