POLL函数

以前一直在windows上开发网络,很少用到poll这个函数,前几日看到zmq中,有提供zmq_poll函数接口,忽想起linux下的poll函数,找出学习之。

 

函数原型:int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds,int timeout);

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。

 

类型:

 typedef unsigned long nfds_t;

结构体:

struct pollfd{
  int fd;         //需要被检测或者选择文件描述符
  short events;   //监视文件描述符的事件掩码,由用户来设置这个域,即对文件描述符fd上感兴趣的事件,
  short revents;  //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,即文件描述符fd上当前实际发生的事件。
 };
 events域中请求的任何事件都可能在revents域中返回

 参数:
 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
 nfds是nfds_t类型的参数,用于标记fds数组中的结构体元素的总数量
 timeout是poll函数调用阻塞的时间,但与毫秒

 函数返回值
 //>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准备好读、写、或出错;此时poll超时,超时时间是timeout毫秒
 //-1:调用失败,同时会自动设置全局变量errno

 经常检测的事件标识
 POLLIN                 //有数据可读 常用
 POLLRDNORM   //有普通数据可读 常用
 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 常用
 POLLWRNORM  //写普通数据不会导致阻塞 常用
 POLLWRBAND   //写优先数据不会导致阻塞
 POLLMSG            //SIGPOLL消息可用

 POLLERR           //指定的文件描述符发生错误 常用
 POLLHUP           //指定的文件描述符挂起事件
 POLLNVAL         //制定的文件描述符非法
 
 需要关注多个事件的话,对这些常量标记之间按位或运算即可。
 如:fds[nIndex].events = POLLIN | POLLOUT | POLLERR

对socket描述符fd的读写、写、异常事件感兴趣,操作如下:
fds[nindex].events = POLLIN | POLLOUT | POLLERR

当poll函数返回时,需要检测socket描述符上发生的事件
if(fds[index].revents & POLLOUT) == POLLOUT)
 {
  //发送数据
 }

/检测可写

 

### poll 函数的使用说明与实现细节 #### 1. `poll` 的基本概念 `poll` 是一种用于多路复用 I/O 操作的机制,类似于 `select`,但它通过数组来管理文件描述符集合,因此在处理大量文件描述符时性能更优。它的主要功能是监控一组文件描述符的状态变化,并通知应用程序何时可以执行非阻塞式的读取或写入操作。 #### 2. 函数原型 以下是 `poll` 的标准 POSIX 定义[^4]: ```c #include <poll.h> int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout); ``` - **参数解释** - `fds[]`: 这是一个指向 `struct pollfd` 类型数组的指针,其中每个元素表示一个要被监控的文件描述符及其感兴趣的事件。 ```c struct pollfd { int fd; // 被监控的文件描述符 short events; // 应用程序希望监听的事件掩码 short revents; // 返回的实际发生的事件掩码 }; ``` - `nfds`: 表示上述数组中有效项的数量。 - `timeout`: 设置超时时间(单位为毫秒)。如果设置为 `-1`,则无限期等待;如果是 `0`,则立即返回而不阻塞。 - **返回值** - 成功时返回已准备好的文件描述符数量。 - 如果超时,则返回 `0`。 - 发生错误时返回 `-1` 并设置相应的 `errno` 值。 #### 3. 实现细节 `poll` 的核心在于其内部维护了一个等待队列,该队列为每一个注册到 `poll` 中的文件描述符分配了一组回调函数。这些回调会在特定条件下触发并唤醒正在休眠的进程。例如,在设备驱动开发中可以看到类似的结构定义[^2]: ```c struct joydev { ... wait_queue_head_t wait; /* 设备的 poll/select 等待队列头 */ ... }; ``` 这里展示了如何利用内核中的等待队列支持异步事件的通知机制。 另外需要注意的是,虽然用户空间 API 提供了统一接口给开发者调用,但在底层实现上可能依赖于不同的操作系统特性以及硬件抽象层的支持。对于 TCP/IP 协议栈而言,发送消息的操作也可能涉及复杂的缓冲区管理和状态机转换逻辑[^3]。 #### 4. 示例代码 下面给出一段简单的 C 语言例子展示如何使用 `poll` 来同时监测两个套接字连接上的活动情况: ```c #define MAX_EVENTS 2 int main(void) { struct pollfd fds[MAX_EVENTS]; int ret; fds[0].fd = socket_fd_1; fds[0].events = POLLIN | POLLPRI; // 关心普通数据到达或者紧急数据到来的情况 fds[1].fd = socket_fd_2; fds[1].events = POLLOUT; // 只关心能否写出数据 ret = poll(fds, MAX_EVENTS, TIMEOUT_MS); if (ret == -1) { perror("Poll failed"); return EXIT_FAILURE; } printf("%d file descriptors ready.\n", ret); if ((fds[0].revents & POLLERR)) handle_error_condition(); if ((fds[0].revents & POLLHUP)) handle_hangup_condition(); return EXIT_SUCCESS; } ``` 此片段演示了怎样配置不同类型的事件兴趣并通过轮询方式获取结果反馈。 ---
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