多路复用之poll（）

poll（）的机制与select类似，它与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，但是没有最大文件描述符数量的限制（但是数量过大后性能也是会下降）。poll和select同样存在一个缺点就是，包含大量文件描述符的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，而不论这些文件描述符是否就绪，它的开销随着文件描述符的描述数量增加而线性增加。
poll的原型如下：

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

第一个参数用来指向一个struct pollfd类型的数组，每一个结构体指定了一个被监视的文件描述符，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。下表列出指定events标志以及测试events标志的一些长值：

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。
第二个参数：
nfds 指定数组中监听的元素个数；
第三个参数：
timeout指定等待的毫秒数，无论IO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（）一直挂起到一个指定时间发生；timeout为0指示poll调用立即返回并列出准备好 的IO文件描述符，但并不等待其他的事件。
该函数成功调用时，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。
　
下面是使用poll（）多路复用实现的服务器端的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <ctype.h>
#include <time.h>
#include <pthread.h>
#include <getopt.h>
#include <libgen.h>
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <poll.h>
#define ARRAY_SIZE(x) (sizeof(x)/sizeof(x[0]))
static inline void print_usage(char *progname);
int socket_server_init(char *listen_ip, int listen_port);
int main(int argc, char **argv)
{
	 int listenfd, connfd;
	 int serv_port = 0;
	 int daemon_run = 0;
	 char *progname = NULL;
	 int opt;
	 int rv;
	 int i, j;
	 int found;
	 int max;
	 char buf[1024];
	 struct pollfd fds_array[1024];
	 struct option long_options[] =
	 { 
		 {"daemon", no_argument, NULL, 'b'},
		 {"port", required_argument, NULL, 'p'},
		 {"help", no_argument, NULL, 'h'},
		 {NULL, 0, NULL, 0}
	 }; 
	 progname = basename(argv[0]);
	 /* Parser the command line parameters */
	 while ((opt = getopt_long(argc, argv, "bp:h", long_options, NULL)) != -1)
	 { 
		 switch (opt)
		 { 
			 case 'b':
			 daemon_run=1;
			 break;
		 
			 case 'p':
			 serv_port = atoi(optarg);
			 break;
			 
			 case 'h': /* Get help information */
			 print_usage(progname);
			 return EXIT_SUCCESS;
			 default:
			 break;
		 } 
	 } 
	 if( !serv_port )
	 { 
			 print_usage(progname);
			 return -1;
	 }
	 if( (listenfd=socket_server_init(NULL, serv_port)) < 0 )
	 {
		 printf("ERROR: %s server listen on port %d failure\n", argv[0],serv_port);
		 return -2;
	 }
		 printf("%s server start to listen on port %d\n", argv[0],serv_port);
		 /* set program running on background */
	 if( daemon_run )
	 {
		 daemon(0, 0);
	 }
	 for(i=0; i<ARRAY_SIZE(fds_array) ; i++)
	 {
		 fds_array[i].fd=-1;
	 }
	 fds_array[0].fd = listenfd;
	 fds_array[0].events = POLLIN;
	 max = 0;
	 for ( ; ; )
	 {
		 /* program will blocked here */
		 rv = poll(fds_array, max+1, -1);
	 	if(rv < 0)
		 {
			 printf("select failure: %s\n", strerror(errno));
			 break;
		 }
		 else if(rv == 0)
		 {
			 printf("select get timeout\n");
			 continue;
		 }
	 /* listen socket get event means new client start connect now */
		 if (fds_array[0].revents & POLLIN)
		 {
			 if( (connfd=accept(listenfd, (struct sockaddr *)NULL, NULL)) < 0)
			 {
				 printf("accept new client failure: %s\n", strerror(errno));
				 continue;
			 }
			 found = 0;
			 for(i=1; i<ARRAY_SIZE(fds_array) ; i++)
			 {
				 if( fds_array[i].fd < 0 )
	 			{
					 printf("accept new client[%d] and add it into array\n", connfd );
					 fds_array[i].fd = connfd;
					 fds_array[i].events = POLLIN;
					 found = 1;
					 break;
				 }
			 }
			 if( !found )
			 {
				 printf("accept new client[%d] but full, so refuse it\n", connfd);
				 close(connfd);
				 continue;
			 }
			 max = i>max ? i : max;
			 if (--rv <= 0)
				 continue;
	 }
	 else /* data arrive from already connected client */
	 {
		 for(i=1; i<ARRAY_SIZE(fds_array); i++)
		 {
			 if( fds_array[i].fd < 0 )
			 continue;
			 if( (rv=read(fds_array[i].fd, buf, sizeof(buf))) <= 0)
			 {
				 printf("socket[%d] read failure or get disconncet.\n", 		fds_array[i].fd);
				 close(fds_array[i].fd);
				 fds_array[i].fd = -1;
			 }
			 else
			 {
				 printf("socket[%d] read get %d bytes data\n", fds_array[i].fd, rv);
				 /* convert letter from lowercase to uppercase */
				 for(j=0; j<rv; j++)
				 buf[j]=toupper(buf[j]);
				 if( write(fds_array[i].fd, buf, rv) < 0 )
				 {
					 printf("socket[%d] write failure: %s\n", fds_array[i].fd, strerror(errno));
					 close(fds_array[i].fd);
					 fds_array[i].fd = -1;
				 }
			 }
		 }
	 }
}
CleanUp:
	 close(listenfd);
	 return 0;
}
	static inline void print_usage(char *progname)
	{
		 printf("Usage: %s [OPTION]...\n", progname);
		 printf(" %s is a socket server program, which used to verify client and echo back string from it\n",
	progname);
		 printf("\nMandatory arguments to long options are mandatory for short options too:\n");
		 printf(" -b[daemon ] set program running on background\n");
		 printf(" -p[port ] Socket server port address\n");
		 printf(" -h[help ] Display this help information\n");
		 printf("\nExample: %s -b -p 8900\n", progname);
		 return ;
	}
		int socket_server_init(char *listen_ip, int listen_port)
	{
		 struct sockaddr_in servaddr;
		 int rv = 0;
		 int on = 1;
		 int listenfd;
		 if ( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
	 {
		 printf("Use socket() to create a TCP socket failure: %s\n", strerror(errno));
		 return -1;
	 }
		 /* Set socket port reuseable, fix 'Address already in use' bug when socket server restart */
		 setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));
		 memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
		 servaddr.sin_family = AF_INET; 
		 servaddr.sin_port = htons(listen_port);
		 if( !listen_ip ) /* Listen all the local IP address */
		 {
			 servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
		 }
		 else /* listen the specified IP address */
		 {
			 if (inet_pton(AF_INET, listen_ip, &servaddr.sin_addr) <= 0)
			 {
			 		printf("inet_pton() set listen IP address failure.\n");
					 rv = -2;
					 goto CleanUp;
			 }
		 }
		 if(bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
		 {
			 printf("Use bind() to bind the TCP socket failure: %s\n", strerror(errno));
			 rv = -3;
			 goto CleanUp;
		 }
		 if(listen(listenfd, 13) < 0)
		 {
			 printf("Use bind() to bind the TCP socket failure: %s\n", strerror(errno));
			 rv = -4;
			 goto CleanUp;
			 }
		CleanUp:
		 if(rv<0)
		 	close(listenfd);
		 else
			 rv = listenfd;
		 return rv;
		}