unix下网络编程之I/O复用

Posted 2020-11-01 qiuri2008

poll函数

    在上文unix下网络编程之I/O复用（二）中已经介绍了select函数的相关使用，本文将介绍另一个常用的I/O复用函数poll。poll提供的功能与select类似，不过在处理流设备时，它能够提供额外的信息。

poll函数原型：

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#include<poll.h>    int poll (struct pollfd * fdarray , unsigned long nfds , int timeout);    //返回：就需描述字的个数，0——超时，-1——出错

 第一个参数是指向一个结构数组第一个元素的指针，每个数组元素都是一个pollfd结构。如下：

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struct pollfd {     int fd; //descriptor to check     short events; //events of interest on fd `   short revents; //events tha occurred on fd }

要测试的条件由events成员指定，函数在相应的revents成语中返回该描述字的状态。（每个描述字都有两个变量，一个为调用值，另一个为返回结果，从而避免使用值-结果参数，这与select函数是不同的）。下图列出了用于指定events标志以及测试revents标志的一些常值。

上图需要注意的是，POLLERR,POLLHUP,POLLNVAL是处理错误的描述字，因此它们也就不可以出现在input事件中，即events。poll识别三类数据：普通（normal），优先级带（priority band）和高优先级（high priority）。

对TCP和UPD而言，以下条件引起poll返回特定的revents。

1、 All regular TCP data and all UDP data is considered normal. 
2、 TCP\'s out-of-band data (Chapter 24) is considered priority band. 
3、 When the read half of a TCP connection is closed (e.g., a FIN is received), this is also considered normal data and a subsequent read operation will return 0. 
4、 The presence of an error for a TCP connection can be considered either normal data or an error (POLLERR). In either case, a subsequent read will return –1 with errno set to the appropriate value. This handles conditions such as the receipt of an RST or a timeout. 
5、 The availability of a new connection on a listening socket can be considered either normal data or priority data. Most implementations consider this normal data. 
6、 The completion of a nonblocking connect is considered to make a socket writable.

                                                                                    ——《unix网络编程》第三版

参数nfds，指示结构数组中元素的个数。

参数timeout：

与select中的timeout不同，poll函数的timeout参数是一int值，表示poll函数返回前等待多长时间，它是毫秒级别的。它有三种情况的取值：

　　1、INFTIM（一个负数值 -1），表示永远等待，即一直阻塞，-1：一直阻塞到fds数组中有一个达到就绪态或者捕获到一个信号。

　　2、0，表示立即返回，非阻塞。

　　3、>0，表示正待指定数目的毫秒数。

poll函数的返回值：

当poll发生错误时，poll函数的返回值-1，若定时器时间到之前没有任何描述字就绪，则返回0，否则返回就绪描述字的个数，即其revents成员值非0的描述字个数。

如果我们不再关心某个特定描述字，那么可以把与他对应的pollfd结构的fd成员设置成一个负值。poll函数将忽略这样的pollfd结构的events成员，返回时将它的revents成员的值置为0。

 

poll函数的通信列子：一个简单的TCP回射服务器程序

pollServer.c:使用select机制的服务器程序

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#include <stdio.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/socket.h> #include <poll.h>   /*环境为ubuntu10.04自带c环境，无法自动引入下列宏，所以自己写在前面了*/ #define INFTIM -1 #define POLLRDNORM  0x040       /* Normal data may be read.  */ #define POLLRDBAND  0x080       /* Priority data may be read.  */ #define POLLWRNORM  0x100       /* Writing now will not block.  */ #define POLLWRBAND  0x200       /* Priority data may be written.  */   #define MAXLINE  1024 #define OPEN_MAX  16 //一些系统会定义这些宏 #define SERV_PORT  10001   int main() {     int i , maxi ,listenfd , connfd , sockfd ;     int nready;     int n;     char buf[MAXLINE];     socklen_t clilen;     struct pollfd client[OPEN_MAX];       struct sockaddr_in cliaddr , servaddr;     listenfd = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0);     memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));     servaddr.sin_family = AF_INET;     servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);     servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);       bind(listenfd , (struct sockaddr *) & servaddr, sizeof(servaddr));     listen(listenfd,10);     client[0].fd = listenfd;     client[0].events = POLLRDNORM;     for(i=1;i<OPEN_MAX;i++)     {         client[i].fd = -1;     }     maxi = 0;       for(;;)     {         nready = poll(client,maxi+1,INFTIM);         if (client[0].revents & POLLRDNORM)         {             clilen = sizeof(cliaddr);             connfd = accept(listenfd , (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);             for(i=1;i<OPEN_MAX;i++)             {                 if(client[i].fd<0)                 {                     client[i].fd = connfd;                     client[i].events = POLLRDNORM;                     break;                 }             }             if(i==OPEN_MAX)             {                 printf("too many clients! \\n");             }             if(i>maxi) maxi = i;             nready--;             if(nready<=0) continue;         }           for(i=1;i<=maxi;i++)         {             if(client[i].fd<0) continue;             sockfd = client[i].fd;             if(client[i].revents & (POLLRDNORM|POLLERR))             {                 n = read(client[i].fd,buf,MAXLINE);                 if(n<=0)                 {                     close(client[i].fd);                     client[i].fd = -1;                 }                 else                 {                     buf[n]=\'\\0\';                     printf("Socket %d said : %s\\n",sockfd,buf);                     write(sockfd,buf,n); //Write back to client                 }                 nready--;                 if(nready<=0) break; //no more readable descriptors             }         }     }     return 0; }

客户端程序参考上一篇文章。

总结：

   本文介绍了poll函数的原型，参数说明，注意事项以及一个简单的代码例子。在unix后续版本中，加入了epoll函数I/O复用机制，它在一定条件下更加高效，在以后的文章中，会对epoll机制再进行详细的描述。之前在学习python的时候，也接触了select和poll，但是当时了解的比较浅显，希望通过最近的学习可以对unix下I/O复用有更深入的认识。