傳統(tǒng)藝能??
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poll??
poll 也是系統(tǒng)提供的一個多路轉接接口。poll 系統(tǒng)調(diào)用也可以讓程序同時監(jiān)視多個文件描述符上的事件是否就緒，和 select 定位是一樣的，適用場景也是一樣的。
p o l l 函數(shù)的函數(shù)原型如下： \color{red} {poll 函數(shù)的函數(shù)原型如下：} poll函數(shù)的函數(shù)原型如下：
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
fds 為一個 poll 函數(shù)監(jiān)視的結構列表，每一個元素包含三部分內(nèi)容：文件描述符、監(jiān)視的事件集合、就緒的事件集合。nfds 為 fds 數(shù)組長度。timeout 為poll函數(shù)的超時時間，單位是毫秒（ms）。
timeout 可取值：
-1：poll 調(diào)用后阻塞等待，直到被監(jiān)視的某個文件描述符上的某個事件就緒。
0：poll 調(diào)用后非阻塞等待，無論被監(jiān)視的文件描述符上的事件是否就緒，poll 檢測后都會立即返回。
特定的時間值：poll 調(diào)用后在指定的時間內(nèi)進行阻塞等待，如果被監(jiān)視的文件描述符上一直沒有事件就緒，則在該時間后 poll 進行超時返回。
函數(shù)調(diào)用成功則返回有事件就緒的文件描述符個數(shù)。如果 timeout 時間耗盡，則返回 0。如果函數(shù)調(diào)用失敗，則返回 -1，同時錯誤碼會被設置。
在 poll 調(diào)用失敗后會設置錯誤碼，具體分為四種錯誤碼：
EFAULT：fds數(shù)組不包含在調(diào)用程序的地址空間中。
EINTR：此調(diào)用被信號所中斷。
EINVAL：nfds值超過RLIMIT_NOFILE值。
ENOMEM：核心內(nèi)存不足。
struct pollfd??
struct pollfd 結構當中包含三個成員：
fd：特定的文件描述符，若設置為負值則忽略events字段并且revents字段返回0。
events：需要監(jiān)視該文件描述符上的哪些事件。
revents：poll函數(shù)返回時告知用戶該文件描述符上的哪些事件已經(jīng)就緒。
events 和 revents 的取值：
這些取值實際都是以宏的方式進行定義的，它們的二進制序列中有且僅有一個比特位是1，且為 1 的比特位是各不相同的
因此在調(diào)用poll函數(shù)之前，可以通過 | 運算符將要監(jiān)視的事件添加到 events 中。poll 返回后，可以通過 & 運算符檢測 revents 成員中是否包含特定事件，以得知對應文件描述符的特定事件是否就緒
poll 服務器??
poll 工作流程和 select 是基本類似的，這里我們也實現(xiàn)一個簡單poll服務器，該服務器也只是讀取客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)并進行打印。
PollServer類??
PollServer類當中只需要包含監(jiān)聽套接字和端口號兩個成員變量，在 poll 服務器綁定時直接將 IP 地址設置為INADDR_ANY即可。
在構造 PollServer 對象時，需要指明 poll 服務器端口號，當然也可以在初始化 poll 服務器的時候指明。
在初始化 poll 服務器的時候調(diào)用 Socket 類中的函數(shù)，依次進行套接字的創(chuàng)建、綁定和監(jiān)聽即可，這里的 Socket 類和之前實現(xiàn)的一樣。
在析構函數(shù)中可以選擇調(diào)用 close 函數(shù)將監(jiān)聽套接字進行關閉，但實際也可以不進行該動作，因為服務器運行后一般是不退出的。
代碼如下：
#pragma once
#include "socket.hpp"
#include <poll.h>
#define BACK_LOG 5
class PollServer{
private:
int _listen_sock; //監(jiān)聽套接字
int _port; //端口號
public:
PollServer(int port)
: _port(port)
{}
void InitPollServer()
{
_listen_sock = Socket::SocketCreate();
Socket::SocketBind(_listen_sock, _port);
Socket::SocketListen(_listen_sock, BACK_LOG);
}
~PollServer()
{
if (_listen_sock >= 0){
close(_listen_sock);
}
}
};
運行服務器??
服務器初始化完后開始運行，而 poll 服務器要做的就是不斷調(diào)用 poll 函數(shù)，當事件就緒時執(zhí)行動作即可。
首先，在 poll 服務器開始死循環(huán)調(diào)用 poll 函數(shù)之前，需要定義一個 fds 數(shù)組，該數(shù)組當中的每個位置都是一個struct pollfd結構，后續(xù)調(diào)用 poll 函數(shù)時會作為參數(shù)進行傳入。先將 fds 數(shù)組當中每個位置初始化為無效，并將監(jiān)聽套接字添加到 fds 數(shù)組當中，表示服務器剛開始運行時只需要監(jiān)視監(jiān)聽套接字的讀事件。
此后，poll 服務器就不斷調(diào)用 poll 函數(shù)監(jiān)視讀事件是否就緒。如果返回值大于0，說明 poll 調(diào)用成功，此時已經(jīng)有文件描述符的讀事件就緒，接下來就應該對就緒事件進行處理。如果返回值等于0，則說明 timeout 時間耗盡，此時直接準備進行下一次 poll 調(diào)用即可。如果返回值為-1，則說明 poll 調(diào)用失敗，此時也讓服務器準備進行下一次 poll 調(diào)用，但實際應該進一步判斷錯誤碼，根據(jù)錯誤碼來判斷是否應該繼續(xù)調(diào)用 poll 函數(shù)。
#pragma once
#include "socket.hpp"
#include <poll.h>
#define BACK_LOG 5
#define NUM 1024
#define DFL_FD - 1
class PollServer{
private:
int _listen_sock; //監(jiān)聽套接字
int _port; //端口號
public:
void Run()
{
struct pollfd fds[NUM];
ClearPollfds(fds, NUM, DFL_FD); //清空數(shù)組中的所有位置
SetPollfds(fds, NUM, _listen_sock); //將監(jiān)聽套接字添加到數(shù)組中，并關心其讀事件
for (;;){
switch (poll(fds, NUM, -1)){
case 0:
std::cout << "timeout..." << std::endl;
break;
case -1:
std::cerr << "poll error" << std::endl;
break;
default:
//正常的事件處理
//std::cout<<"有事件發(fā)生..."<<std::endl;
HandlerEvent(fds, NUM);
break;
}
}
}
private:
void ClearPollfds(struct pollfd fds[], int num, int default_fd)
{
for (int i = 0; i < num; i++){
fds[i].fd = default_fd;
fds[i].events = 0;
fds[i].revents = 0;
}
}
bool SetPollfds(struct pollfd fds[], int num, int fd)
{
for (int i = 0; i < num; i++){
if (fds[i].fd == DFL_FD){ //該位置沒有被使用
fds[i].fd = fd;
fds[i].events |= POLLIN; //添加讀事件到events當中
return true;
}
}
return false; //fds數(shù)組已滿
}
};
事件處理??
當 poll 檢測到有文件描述符的讀事件就緒，就會在其對應的 struct pollfd 結構中的 revents 成員中添加讀事件并返回，接下來 poll 服務器就應該對就緒事件進行處理了，事件處理過程如下：
首先遍歷 fds 數(shù)組中的每個 struct pollfd 結構，如果該結構當中的 fd 有效，且 revents 當中包含讀事件，則說明該文件描述符的讀事件就緒，接下來就需要進一步判斷該文件描述符是監(jiān)聽套接字還是與客戶端建立的套接字。
如果是監(jiān)聽套接字的讀事件就緒，則調(diào)用 accept 函數(shù)將底層建立好的連接獲取上來，并將獲取到的套接字添加到 fds 數(shù)組當中，表示下一次調(diào)用 poll 函數(shù)時需要監(jiān)視該套接字的讀事件。
如果是與客戶端建立的連接對應的讀事件就緒，則調(diào)用 read 函數(shù)讀取客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)，并將讀取到的數(shù)據(jù)在服務器端進行打印。如果在調(diào)用 read 時發(fā)現(xiàn)客戶端將連接關閉或 read 調(diào)用失敗，則服務器也應關閉對應的連接，并將該連接對應的文件描述符從 fds 數(shù)組當中清除，表示下一次調(diào)用 poll 時無需再監(jiān)視該套接字的讀事件。
#pragma once
#include "socket.hpp"
#include <poll.h>
#define BACK_LOG 5
#define NUM 1024
#define DFL_FD - 1
class PollServer{
private:
int _listen_sock; //監(jiān)聽套接字
int _port; //端口號
public:
void HandlerEvent(struct pollfd fds[], int num)
{
for (int i = 0; i < num; i++){
if (fds[i].fd == DFL_FD){ //跳過無效的位置
continue;
}
if (fds[i].fd == _listen_sock&&fds[i].revents&POLLIN){ //連接事件就緒
struct sockaddr_in peer;
memset(&peer, 0, sizeof(peer));
socklen_t len = sizeof(peer);
int sock = accept(_listen_sock, (struct sockaddr*)&peer, &len);
if (sock < 0){ //獲取連接失敗
std::cerr << "accept error" << std::endl;
continue;
}
std::string peer_ip = inet_ntoa(peer.sin_addr);
int peer_port = ntohs(peer.sin_port);
std::cout << "get a new link[" << peer_ip << ":" << peer_port << "]" << std::endl;
if (!SetPollfds(fds, NUM, sock)){ //將獲取到的套接字添加到fds數(shù)組中，并關心其讀事件
close(sock);
std::cout << "poll server is full, close fd: " << sock << std::endl;
}
}
else if (fds[i].revents&POLLIN){ //讀事件就緒
char buffer[1024];
ssize_t size = read(fds[i].fd, buffer, sizeof(buffer)-1);
if (size > 0){ //讀取成功
buffer[size] = '\0';
std::cout << "echo# " << buffer << std::endl;
}
else if (size == 0){ //對端連接關閉
std::cout << "client quit" << std::endl;
close(fds[i].fd);
UnSetPollfds(fds, i); //將該文件描述符從fds數(shù)組中清除
}
else{
std::cerr << "read error" << std::endl;
close(fds[i].fd);
UnSetPollfds(fds, i); //將該文件描述符從fds數(shù)組中清除
}
}
}
}
private:
bool SetPollfds(struct pollfd fds[], int num, int fd)
{
for (int i = 0; i < num; i++){
if (fds[i].fd == DFL_FD){ //該位置沒有被使用
fds[i].fd = fd;
fds[i].events |= POLLIN; //添加讀事件到events當中
return true;
}
}
return false; //fds數(shù)組已滿
}
void UnSetPollfds(struct pollfd fds[], int pos)
{
fds[pos].fd = DFL_FD;
fds[pos].events = 0;
fds[pos].revents = 0;
}
};
因為這里將fds數(shù)組的大小是固定設置的，因此在將新獲取連接對應的文件描述符添加到fds數(shù)組時，可能會因為fds數(shù)組已滿而添加失敗，這時poll服務器只能將剛剛獲取上來的連接對應的套接字進行關閉。
服務器測試??
運行 poll 服務器時也需要先實例化出一個 PollServer 對象，對 poll 服務器進行初始化后就可以運行服務器了：
#include "poll_server.hpp"
#include <string>
static void Usage(std::string proc)
{
std::cerr << "Usage: " << proc << " port" << std::endl;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
if (argc != 2){
Usage(argv[0]);
exit(1);
}
int port = atoi(argv[1]);
PollServer* svr = new PollServer(port);
svr->InitPollServer();
svr->Run();
return 0;
}
p o l l 的優(yōu)點： \color{red} {poll 的優(yōu)點：} poll的優(yōu)點：
- struct pollfd 結構當中包含了 events 和 revents，相當于將 select 的輸入輸出型參數(shù)進行分離，因此在每次調(diào)用 poll 之前，不需要像 select 一樣重新對參數(shù)進行設置。
- poll可監(jiān)控的文件描述符數(shù)量沒有限制。
- poll也可以同時等待多個文件描述符，能夠提高IO的效率。
說明一下：
雖然代碼中將 fds 數(shù)組的元素個數(shù)定義為1024，但 fds 數(shù)組的大小是可以繼續(xù)增大的，poll 函數(shù)能夠幫你監(jiān)視多少個文件描述符是由傳入 poll 函數(shù)的第二個參數(shù)決定的。而 fd_set 類型只有1024個比特位，因此 select 函數(shù)最多只能監(jiān)視1024個文件描述符。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-497557.html
p o l l 的缺點： \color{red} {poll 的缺點：} poll的缺點：文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-497557.html
- 和 select 一樣，當 poll 返回后，需要遍歷 fds 數(shù)組來獲取就緒的文件描述符。
- 每次調(diào)用 poll，都需要把大量的 struct pollfd 結構從用戶態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)，這個開銷也會隨著 poll 監(jiān)視的文件描述符數(shù)目的增多而增大。
- 同時每次調(diào)用 poll 都需要在內(nèi)核遍歷傳遞進來的所有fd，這個開銷在 fd 很多時也很大。
到了這里，關于Linux 多路轉接 —— poll的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
