Linux【网络编程】——I/O多路转接之Poll服务器

Poll：

poll或select为大部分Unix/Linux程序员所熟悉，这俩个东西原理类似。性能上也不存在明显差异，但select对所监控的文件描述符数量有限制。

poll是一个系统调用，其内核入口函数为sys_poll，sys_poll几乎不做任何处理直接调用do_sys_poll，do_sys_poll的执行过程可以分为三个部分：

1，将用户传入的pollfd数组拷贝到内核空间，因为拷贝操作和数组长度相关，时间上这是一个O（n）操作，这一步的代码在do_sys_poll中包括从函数开始到调用do_poll前的部分。

2，查询每个文件描述符对应设备的状态，如果该设备尚未就绪，则在该设备的等待队列中加入一项并继续查询下一设备的状态。查询完所有设备后如果没有一个设备就绪，这时则需要挂起当前进程等待，直到设备就绪或者超时，挂起操作是通过调用schedule_timeout执行的。设备就绪后进程被通知继续运行，这时再次遍历所有设备，以查找就绪设备。这一步因为两次遍历所有设备，时间复杂度也是O（n），这里面不包括等待时间。相关代码在do_poll函数中。

3，将获得的数据传送到用户空间并执行释放内存和剥离等待队列等善后工作，向用户空间拷贝数据与剥离等待队列等操作的的时间复杂度同样是O（n），具体代码包括do_sys_poll函数中调用do_poll后到结束的部分。

poll()系统调用是System V的多元I/O解决方案。它解决了select()的几个不足，尽管select()仍然经常使用。

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

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：

struct pollfd {
               int   fd;         /* file descriptor */
               short events;     /* requested events */
               short revents;    /* returned events */
           };

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。

poll服务器端：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/select.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string.h>
#include<poll.h>
#include<unistd.h>

#define SIZE 1024

static void usage(const char* proc)
{
        printf("usage:%s [local_ip] [local_port\n]",proc);
}

int startup(char* ip,int port)
{
    int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,);
    if(sock<){
        perror("socket");
        exit();
    }
    struct sockaddr_in client;
    client.sin_family = AF_INET;
    client.sin_port = htons(port);
    client.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    if(bind(sock,(struct sockaddr*)&client,sizeof(client))<){
        perror("bind");
        exit();
    }
    if(listen(sock,)<){
        perror("bind");
        exit();
    }
    return sock;
}

int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc!=){
        usage(argv[]);
        return ;
    }

    int listen_sock = startup(argv[],atoi(argv[]));
    struct pollfd pd[SIZE];
    int i=;
    for(;i<SIZE;++i){
        pd[i].fd=-;
    }
    pd[].fd = listen_sock;
    pd[].events = POLLIN;
    pd[].revents = ;
    int timeout = ;
    while(){
        switch(poll(pd,SIZE,timeout)){
            case -:
                perror("poll");
                break;
            case :
                 printf("timeout..\n");
                 break;
            default:
            {                           
                int i=;
                for(;i<SIZE;++i){
                        if(i== && pd[].revents & POLLIN){
                            struct sockaddr_in client;
                            socklen_t len = sizeof(client);
                            int new_sock = accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client,&len);
                            if(new_sock<){
                                    perror("accept");
                                    exit();
                            }
                            printf("get a client:[%s:%d]\n",inet_ntoa(client.sin_addr),\
                            ntohs(client.sin_port));
                            int j=;
                            for(j=;j<SIZE;++j){
                                     if(pd[j].fd<){
                                         break;
                                        }//if
                                        }//for
                             if(j==SIZE){
                                    printf("pd is full\n");
                                    break;
                                }else{
                                        pd[j].fd = new_sock;
                                        pd[j].events = POLLIN;
                                }//if
                                }else if(i!=){
                                     if(pd[i].revents & POLLOUT){
                                         char buf[];
                                         printf("Please Enter:");
                                         fflush(stdout);
                                         read(,buf,sizeof(buf)-);
                                         write(pd[i].fd,buf,strlen(buf)-);
                                        pd[i].events = POLLIN;
                                    }else if(pd[i].revents & POLLIN){
                                         char msg[];
                                         ssize_t s = read(pd[i].fd,msg,sizeof(msg)-);
                                        if(s<){
                                         perror("read");
                                         exit();
                                         }else if(s==){
                                        printf("clinet is quit\n");
                                        close(pd[i].fd);
                                        pd[i].fd = -;
                                         }else{
                                         msg[s] = ;
                                         printf("client say:%s",msg);
                                         pd[i].events = POLLOUT;
                                         }//read
                                        }else{
                                         }//
                                }//else if
                }//for
            }//default
        }//switch
    }//while
    return ;
}

客户端：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>


static void usage(const char* proc)
{
        printf("usage:%s [local_ip] [local_proc]\n",proc);
}

int main(int argc,char* argv[])
{
        if(argc!=){
            usage(argv[]);
            exit();
        }
         int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,);   
         struct sockaddr_in server;
         server.sin_family = AF_INET;
        server.sin_port = htons(atoi(argv[]));
        server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[]);
        if(connect(sock,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server))<){
                    perror("connect");
                    exit();
         }
        char buf[];
        while(){
            printf("please enter#");
            fflush(stdout);
            int sfd = dup();                   
            close();
            dup2(sock,);
            ssize_t s = read(,buf,sizeof(buf)-);  
             printf("%s",buf);
             dup2(sfd,STDOUT_FILENO);
            s = read(sock,buf,sizeof(buf)-);
            buf[s] = ;
            printf("server# %s",buf);
        }
            return ;
}

先启动服务器：./poll 127.0.0.1 8080

timeout..

再运行客户端：./client 127.0.0.1 8080

please enter#

在服务器端get a client:[127.0.0.1:59946]

此时服务器端与客户端就可以进行任意通信

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