poll模型原理-蒲公英云

1.poll模型原理

poll模型是基于select最大文件描述符限制提出的，跟select一样，只是将select使用的三个基于位的文件描述符改为使用一个数组的形式，对于各种可能的事件进行了一个包装

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

参数说明：

第一个参数fds为一个pollfd结构数组，用来保存文件描述符

第二个参数nfds为pollfd结构体数组+1

第三个参数timeout为poll等待时间

返回值：

正常返回值为轮询文件描述符结构有事件发送的个数，-1返回失败

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。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。

这些事件在events域中无意义，因为它们在合适的时候总是会从revents中返回。使用poll()和select()不一样，你不需要显式地请求异常情况报告。
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。
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。
返回值和错误代码
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。

2.poll工作流程

1.定义一个客户端连接数组

struct pollfd clients[OPEN_MAX];

2.调用poll轮询文件描述符事件

nready = poll(clients, maxi + 1, -1);

3.使用实例

引用一个简单的poll服务器例子

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h> /* basic system data types */
#include <sys/socket.h> /* basic socket definitions */
#include <netinet/in.h> /* sockaddr_in{} and other Internet defns */
#include <arpa/inet.h> /* inet(3) functions */
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <poll.h> /* poll function */
#include <limits.h>
#define MAXLINE 10240
#ifndef OPEN_MAX
#define OPEN_MAX 40960
#endif
void handle(struct pollfd* clients, int maxClient, int readyClient);
int main(int argc, char **argv)
{
int servPort = 6888;
int listenq = 1024;
int listenfd, connfd;
struct pollfd clients[OPEN_MAX];
int maxi;
socklen_t socklen = sizeof(struct sockaddr_in);
struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;
char buf[MAXLINE];
int nready;
bzero(&servaddr, socklen);
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(servPort);
listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listenfd < 0) {
perror("socket error");
}
int opt = 1;
if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)) < 0) {
perror("setsockopt error");
}
if(bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, socklen) == -1) {
perror("bind error");
exit(-1);
}
if (listen(listenfd, listenq) < 0) {
perror("listen error");
}
clients[0].fd = listenfd;
clients[0].events = POLLIN;
int i;
for (i = 1; i< OPEN_MAX; i++)
clients[i].fd = -1;
maxi = listenfd + 1;
printf("pollechoserver startup, listen on port:%d\n", servPort);
printf("max connection is %d\n", OPEN_MAX);
for ( ; ; ) {
nready = poll(clients, maxi + 1, -1);
//printf("nready is %d\n", nready);
if (nready == -1) {
perror("poll error");
}
if (clients[0].revents & POLLIN) {
connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &cliaddr, &socklen);
sprintf(buf, "accept form %s:%d\n", inet_ntoa(cliaddr.sin_addr), cliaddr.sin_port);
printf(buf, "");
for (i = 0; i < OPEN_MAX; i++) {
if (clients[i].fd == -1) {
clients[i].fd = connfd;
clients[i].events = POLLIN;
break;
}
}
if (i == OPEN_MAX) {
fprintf(stderr, "too many connection, more than %d\n", OPEN_MAX);
close(connfd);
continue;
}
if (i > maxi)
maxi = i;
--nready;
}
handle(clients, maxi, nready);
}
}
void handle(struct pollfd* clients, int maxClient, int nready) {
int connfd;
int i, nread;
char buf[MAXLINE];
if (nready == 0)
return;
for (i = 1; i< maxClient; i++) {
connfd = clients[i].fd;
if (connfd == -1)
continue;
if (clients[i].revents & (POLLIN | POLLERR)) {
nread = read(connfd, buf, MAXLINE);//读取客户端socket流
if (nread < 0) {
perror("read error");
close(connfd);
clients[i].fd = -1;
continue;
}
if (nread == 0) {
printf("client close the connection");
close(connfd);
clients[i].fd = -1;
continue;
}
write(connfd, buf, nread);//响应客户端
if (--nready <= 0)//没有连接需要处理，退出循环
break;
}
}
}