Linuxpoll详解

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小编为大家讲一讲Linux的IT小经验，一定能解决您的问题的，一起来了解吧！

poll 函数用于检测一组文件描述符（File Descriptor, fd）上的可读可写和出错事件，其函数签名如下：

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

参数解释：

• fds：指向一个结构体数组的首个元素的指针，每个数组元素都是一个struct pollfd结构，用于指定检测某个给定的 fd 的条件；
• nfds：参数 fds 结构体数组的长度，nfds_t 本质上是 unsigned long int，其定义如下：

typedef unsigned long int nfds_t;

• timeout：表示 poll 函数的超时时间，单位为毫秒。

struct pollfd 结构体定义如下：

struct pollfd {    int   fd;         /* 待检测事件的 fd       */    short events;     /* 关心的事件组合        */    short revents;    /* 检测后的得到的事件类型  */};

struct pollfd的 events 字段是由开发者来设置，告诉内核我们关注什么事件，而 revents 字段是 poll 函数返回时内核设置的，用以说明该 fd 发生了什么事件。

events 和 revents 一般有如下取值：

poll检测一组 fd 上的可读可写和出错事件的概念与前文介绍select的事件含义一样，这里就不再赘述。poll

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与select相比具有如下优点：

• poll不要求开发者计算最大文件描述符加 1 的大小；
• 相比于select，poll在处理大数目的文件描述符的时候速度更快；
• poll没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的；
• 在调用poll函数时，只需要对参数进行一次设置就好了。

我们来看一个具体的例子：

/** * 演示 poll 函数的用法，poll_server.cpp * zhangxf 2019.03.16 */#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include //无效fd标记#define INVALID_FD  -1int main(int argc, char *argv[]){    //创建一个侦听socket    int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (listenfd == INVALID_FD)    {        std::cout << \"create listen socket error.\" << std::endl;        return -1;    }    //将侦听socket设置为非阻塞的    int oldSocketFlag = fcntl(listenfd, F_GETFL, 0);    int newSocketFlag = oldSocketFlag | O_NONBLOCK;    if (fcntl(listenfd, F_SETFL, newSocketFlag) == -1)    {        close(listenfd);        std::cout << \"set listenfd to nonblock error.\" << std::endl;        return -1;    }    //复用地址和端口号    int on = 1;    setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *) &on, sizeof(on));    setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (char *) &on, sizeof(on));    //初始化服务器地址    struct sockaddr_in bindaddr;    bindaddr.sin_family = AF_INET;    bindaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    bindaddr.sin_port = htons(3000);    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *) &bindaddr, sizeof(bindaddr)) == -1)    {        std::cout << \"bind listen socket error.\" << std::endl;        close(listenfd);        return -1;    }    //启动侦听    if (listen(listenfd, SOMAXCONN) == -1)    {        std::cout << \"listen error.\" << std::endl;        close(listenfd);        return -1;    }    std::vector fds;    pollfd listen_fd_info;    listen_fd_info.fd = listenfd;    listen_fd_info.events = POLLIN;    listen_fd_info.revents = 0;    fds.push_back(listen_fd_info);    //是否存在无效的fd标志    bool exist_invalid_fd;    int n;    while (true)    {        exist_invalid_fd = false;        n = poll(&fds[0], fds.size(), 1000);        if (n < 0)        {            //被信号中断            if (errno == EINTR)                continue;            //出错，退出            break;        }        else if (n == 0)        {            //超时，继续            continue;        }        for (size_t i = 0; i < fds.size(); ++i)        {            // 事件可读            if (fds[i].revents & POLLIN)            {                if (fds[i].fd == listenfd)                {                    //侦听socket，接受新连接                    struct sockaddr_in clientaddr;                    socklen_t clientaddrlen = sizeof(clientaddr);                    //接受客户端连接, 并加入到fds集合中                    int clientfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &clientaddr, &clientaddrlen);                    if (clientfd != -1)                    {                        //将客户端socket设置为非阻塞的                        int oldSocketFlag = fcntl(clientfd, F_GETFL, 0);                        int newSocketFlag = oldSocketFlag | O_NONBLOCK;                        if (fcntl(clientfd, F_SETFL, newSocketFlag) == -1)                        {                            close(clientfd);                            std::cout << \"set clientfd to nonblock error.\" << std::endl;                        }                        else                        {                            struct pollfd client_fd_info;                            client_fd_info.fd = clientfd;                            client_fd_info.events = POLLIN;                            client_fd_info.revents = 0;                            fds.push_back(client_fd_info);                            std::cout << \"new client accepted, clientfd: \" << clientfd << std::endl;                        }                    }                }                else                {                    //普通clientfd,收取数据                    char buf[64] = {0};                    int m = recv(fds[i].fd, buf, 64, 0);                    if (m <= 0)                    {                        if (errno != EINTR && errno != EWOULDBLOCK)                        {                            //出错或对端关闭了连接，关闭对应的clientfd，并设置无效标志位                            for (std::vector::iterator iter = fds.begin(); iter != fds.end(); ++iter)                            {                                if (iter->fd == fds[i].fd)                                {                                    std::cout << \"client disconnected, clientfd: \" << fds[i].fd <fd = INVALID_FD;                                    exist_invalid_fd = true;                                    break;                                }                            }                        }                    }                    else                    {                        std::cout << \"recv from client: \" << buf << \", clientfd: \" << fds[i].fd << std::endl;                    }                }            } else if (fds[i].revents & POLLERR)            {                //TODO: 暂且不处理            }        }// end  outer-for-loop        if (exist_invalid_fd)        {            //统一清理无效的fd            for (std::vector::iterator iter = fds.begin(); iter != fds.end();)            {                if (iter->fd == INVALID_FD)                    iter = fds.erase(iter);                else                    ++iter;            }        }    }// end  while-loop    //关闭所有socket    for (std::vector::iterator iter = fds.begin(); iter != fds.end(); ++iter)        close(iter->fd);    return 0;}

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编译上述程序生成 poll_server 并运行，然后使用 nc 命令模拟三个客户端并给 poll_server 发送消息，效果如下：

由于 nc 命令是以\\n作为结束标志的，所以poll_server收到客户端消息时显示时分两行的。

通过上面的示例代码，我们也能看出poll函数存在的一些缺点：

• 在调用poll函数时，不管有没有有意义，大量的 fd 的数组被整体在用户态和内核地址空间之间复制；
• 与 select 函数一样，poll 函数返回后，需要遍历 fd 集合来获取就绪的 fd，这样会使性能下降；
• 同时连接的大量客户端在一时刻可能只有很少的就绪状态，因此随着监视的描述符数量的增长，其效率也会线性下降。

与 select 函数实现非阻塞的 connect 原理一样，我们可以使用 poll 去实现，即通过 poll 检测 clientfd 在一定时间内是否可写，示例代码如下：

/** * Linux 下使用poll实现异步的connect，linux_nonblocking_connect_poll.cpp * zhangyl 2019.03.16 */#include  #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SERVER_ADDRESS \"127.0.0.1\"#define SERVER_PORT     3000#define SEND_DATA       \"helloworld\"int main(int argc, char* argv[]){    //1.创建一个socket    int clientfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (clientfd == -1)    {        std::cout << \"create client socket error.\" << std::endl;        return -1;    }  //将 clientfd 设置成非阻塞模式  int oldSocketFlag = fcntl(clientfd, F_GETFL, 0); int newSocketFlag = oldSocketFlag | O_NONBLOCK; if (fcntl(clientfd, F_SETFL,  newSocketFlag) == -1) {  close(clientfd);  std::cout << \"set socket to nonblock error.\" << std::endl;  return -1; }    //2.连接服务器    struct sockaddr_in serveraddr;    serveraddr.sin_family = AF_INET;    serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_ADDRESS);    serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT); for (;;) {  int ret = connect(clientfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));  if (ret == 0)  {   std::cout << \"connect to server successfully.\" << std::endl;   close(clientfd);   return 0;  }   else if (ret == -1)   {   if (errno == EINTR)   {    //connect 动作被信号中断，重试connect    std::cout << \"connecting interruptted by signal, try again.\" << std::endl;    continue;   } else if (errno == EINPROGRESS)   {    //连接正在尝试中    break;   } else {    //真的出错了，    close(clientfd);    return -1;   }  } }  pollfd event; event.fd = clientfd; event.events = POLLOUT; int timeout = 3000; if (poll(&event, 1, timeout) != 1) {  close(clientfd);  std::cout << \"[poll] connect to server error.\" << std::endl;  return -1; }  if (!(event.revents & POLLOUT)) {  close(clientfd);  std::cout << \"[POLLOUT] connect to server error.\" << std::endl;  return -1; }  int err;    socklen_t len = static_cast(sizeof err);    if (::getsockopt(clientfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &len) < 0)        return -1;            if (err == 0)        std::cout << \"connect to server successfully.\" << std::endl;    else     std::cout << \"connect to server error.\" << std::endl;     //5. 关闭socket close(clientfd);    return 0;}

运行效果与前面的 select 实现非阻塞的 connect 一样，这里就不再给出运行效果图了。

上述就是Linux 和 poll详解的详细讲解，小编希望本文能给你带来生活上的帮助！