IO多路复用之poll

IO多路复用之poll

poll函数接口：

#include <poll.h>

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

// pollfd结构
struct pollfd
{
    int fd;          /* file descriptor */
    short events;    /* requested events*/
    short revents;   /* returned events*/
};

参数说明：

• fds是一个poll函数监听的结构列表。每个元素中，包含3部分的内容：文件描述符，监听的事件集合，返回的事件集合。
• nfds表示fds数组的长度。
• timeout表示poll函数的超时时间，单位是ms.

返回结果：

• 返回值<0，表示出错；
• 返回值=0，表示poll函数等待超时；
• 返回值>0，表示poll由于监听的文件描述符就绪而返回。

poll就绪条件

同select

读就绪

• socket 内核中，接收缓冲区中的字节数，大于等于低水位标记SO_RCVLOWAT(so_rcvlowat)，此时可以无阻塞的读文件描述符，并且返回值大于0；
• socket TCP通信中，对端关闭连接，此时对该socket读，则返回0；
• 监听的socket上有新的连接请求；

• socket上有未处理的错误。

  缓冲区设置的原因：减少访问IO的次数，从而提高效率（因为访问IO的成本远远高于访问内存的）

写就绪

• socket 内核中，发送缓冲区中的可用字节数（发送缓冲区的空闲位置大小），大于等于低水位SO_RCVLOEAT，此时可以无阻塞的写，并且返回值大于0；
• socket 的写操作被关闭（close或者shutdown）。对一个写操作被关闭的socket进行写操作，会触发SIGPIPE信号；
• socket 使用非阻塞connect连接或失败之后；
• socket 上有未读的错误。

异常就绪

• socket 上收到带外数据。关于带外数据，和TCP紧急模式相关（TCP协议头中，有一个紧急指针的字段）。

poll 优点

不同于select使用3个位图来表示3个fdset的方式，poll使用一个pollfd的指针来实现。

• pollfd结构包含了要监视的event和发生的event，将输入和输出分开了，所以接口使用更好用。
• poll并没有最大数量的限制。

poll 缺点

• 和select函数一样，poll返回后，需要轮询polled来获取就绪的文件描述符。
• 每次调用poll都需要把大量的polled结构从用户态拷贝到内核态。甚至远远高于select的拷贝，比select的效率更低。
• 和select函数一样，每次调用poll都需要再内核遍历传递进来的所有fd.

poll示例：使用poll来监控标准输入

用poll实现IO多路复用特点：

• 将所有的等待过程交给poll；
• 只要由文件描述符返回，就可以直接进行文件描述符的读写过程。

代码：

poll.c:

 1 #include <stdio.h>                                                                                                               
  2 #include <unistd.h>                                                                                                              
  3 #include <poll.h>                                                                                                                
  4                                                                                                                                  
  5 int main()                                                                                                                       
  6 {                                                                                                                                
  7   struct pollfd fds;                                                                                                             
  8   fds.fd = 0; // 表示标准输入                                                                                                    
  9   fds.events = POLLIN; // 表示要监控的是读状态                                                                                   
 10   int ret = poll(&fds, 1, -1); // timeout返回值是-1，表示阻塞式等待                                                              
 11   if(ret < 0)                                                                                                                    
 12   {                                                                                                                              
 13     perror("poll");                                                                                                              
 14     return 1;                                                                                                                    
 15   }                                                                                                                              
 16                                                                                                                                  
 17   char buf[1024] = {0};                                                                                                          
 18   ssize_t read_size = read(0, buf, sizeof(buf)-1);                                                                               
 19   if(read_size < 0)                                                                                                              
 20   {                                                                                                                              
 21     perror("read"); 
 22     return 1;                                                                                                                    
 23   }                                                                                                                              
 24   if(read_size == 0)                                                                                                             
 25   {                                                                                                                              
 26     printf("read done!\n");                                                                                                      
 27     return 0;                                                                                                                    
 28   }                                                                                                                              
 29   buf[read_size] = '\n';                                                                                                         
 30                                                                                                                                  
 31   printf("%s\n", buf);                                                                                                           
 32   return 0;                                                                                                                      
 33 }