用户空间轮询poll

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本文介绍了poll()系统调用的基本概念及其实现原理。详细解释了poll()如何通过pollfd结构体监视多个文件描述符的I/O操作，并提供了合法事件的说明。此外，文章还给出了一个具体的编程示例。

poll()系统调用是System V的多元I/O解决方案，它解决了select()的几个不足。

用户空间调用的poll函数定义如下：

#include <sys/poll.h>
int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);

和select()不一样，poll()没有使用低效的三个基于位的文件描述符set，而是采用了一个单独的结构体pollfd数组，由fds指针指向这个组。

1. pollfd结构体定义如下：

#include <sys/poll.h>

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

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。
POLLMSG           SIGPOLL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。

2. 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；

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。

3. poll()返回值：

调用成功时，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。
EFAULT           fds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。
EINVAL            nfds参数超出PLIMIT_NOFILE值。
ENOMEM        可用内存不足，无法完成请求。

4. poll 用户空间编程示例：

/*linux poll用法*/
#include <sys/poll.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h> /* STDIN_FILENO */

#define TIMEOUT 1000

int main(void)
{
        struct pollfd fds[2];
        int ret;
        int i = 0;

        fds[0].fd = STDIN_FILENO;
        fds[0].events = POLLIN;
        fds[1].fd = STDOUT_FILENO;
        fds[1].events = POLLOUT;

        while(i<5){
                ret = poll(fds,2,TIMEOUT*1000);
                if(ret == -1){
                        perror("poll");
                        return 1;
                }

                if(!ret){
                        printf("%d seconds elapsed. \n",TIMEOUT);
                }

                if(fds[0].revents & POLLIN){
                        printf("stdin is readable\n");
                }

                if(fds[1].revents & POLLOUT){\
                        printf("stdout is writeable\n");
                }

                i++;
        }
        return 0;
}