poll函数与epoll函数详解

1.poll函数

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。

#include <poll.h>　　int poll(struct pollfd fd[], nfds_t nfds, int timeout);

参数：

　　 1）第一个参数:一个结构数组,struct pollfd结构如下：

struct pollfd{　　int fd;              //文件描述符　　short events;    //请求的事件　　short revents;   //返回的事件　　};

events和revents是通过对代表各种事件的标志进行逻辑或运算构建而成的。events包括要监视的事件，poll用已经发生的事件填充revents。poll函数通过在revents中设置标志肌肤POLLHUP、POLLERR和POLLNVAL来反映相关条件的存在。不需要在events中对于这些标志符相关的比特位进行设置。如果fd小于0， 则events字段被忽略，而revents被置为0.标准中没有说明如何处理文件结束。文件结束可以通过revents的标识符POLLHUN或返回0字节的常规读操作来传达。即使POLLIN或POLLRDNORM指出还有数据要读，POLLHUP也可能会被设置。因此，应该在错误检验之前处理正常的读操作。

poll函数的事件标志符值

常量说明POLLIN普通或优先级带数据可读POLLRDNORM普通数据可读POLLRDBAND优先级带数据可读POLLPRI高优先级数据可读POLLOUT普通数据可写POLLWRNORM普通数据可写POLLWRBAND优先级带数据可写POLLERR发生错误POLLHUP发生挂起POLLNVAL描述字不是一个打开的文件

注意：后三个只能作为描述字的返回结果存储在revents中，而不能作为测试条件用于events中。

　　2）第二个参数nfds：要监视的描述符的数目。

　　3）最后一个参数timeout：是一个用毫秒表示的时间，是指定poll在返回前没有接收事件时应该等待的时间。如果  它的值为-1，poll就永远都不会超时。如果整数值为32个比特，那么最大的超时周期大约是30分钟。

timeout值说明INFTIM永远等待0立即返回，不阻塞进程＞0等待指定数目的毫秒数

2.epoll函数

select的几大缺点：

（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大

（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大

（3）select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024

epoll既然是对select和poll的改进，就应该能避免上述的三个缺点。那epoll都是怎么解决的呢？在此之前，我们先看一下epoll和select和poll的调用接口上的不同，select和poll都只提供了一个函数——select或者poll函数。而epoll提供了三个函数，epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait，epoll_create是创建一个epoll句柄；epoll_ctl是注册要监听的事件类型；epoll_wait则是等待事件的产生。

对于第一个缺点，epoll的解决方案在epoll_ctl函数中。每次注册新的事件到epoll句柄中时（在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD），会把所有的fd拷贝进内核，而不是在epoll_wait的时候重复拷贝。epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

对于第二个缺点，epoll的解决方案不像select或poll一样每次都把current轮流加入fd对应的设备等待队列中，而只在epoll_ctl时把current挂一遍（这一遍必不可少）并为每个fd指定一个回调函数，当设备就绪，唤醒等待队列上的等待者时，就会调用这个回调函数，而这个回调函数会把就绪的fd加入一个就绪链表）。epoll_wait的工作实际上就是在这个就绪链表中查看有没有就绪的fd（利用schedule_timeout()实现睡一会，判断一会的效果，和select实现中的第7步是类似的）。

对于第三个缺点，epoll没有这个限制，它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。

总结：

（1）select，poll实现需要自己不断轮询所有fd集合，直到设备就绪，期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll_wait不断轮询就绪链表，期间也可能多次睡眠和唤醒交替，但是它是设备就绪时，调用回调函数，把就绪fd放入就绪链表中，并唤醒在epoll_wait中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替，但是select和poll在“醒着”的时候要遍历整个fd集合，而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了，这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来的性能提升。

（2）select，poll每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次，并且要把current往设备等待队列中挂一次，而epoll只要一次拷贝，而且把current往等待队列上挂也只挂一次（在epoll_wait的开始，注意这里的等待队列并不是设备等待队列，只是一个epoll内部定义的等待队列）。这也能节省不少的开销。

epoll数据结构

typedef union epoll_data  {    void        *ptr;    int          fd;    __uint32_t   u32;    __uint64_t   u64;  } epoll_data_t;    struct epoll_event  {    __uint32_t   events; /* Epoll events */    epoll_data_t data;   /* User data variable */  }; 

常见的事件如下：

EPOLLIN：表示对描述符的可以读

EPOLLOUT：表示对描述符的可以写

EPOLLPRI：表示对描述符的有紧急数据可以读

EPOLLERR：发生错误

EPOLLHUP：挂起

EPOLLET：边缘触发

EPOLLONESHOT：一次性使用，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里

函数介绍

epoll的三个函数

[cpp] view plaincopy

1. int epoll_creae(int size);  

功能：该函数生成一个epoll专用的文件描述符

参数：size为epoll上能关注的最大描述符数

[cpp] view plaincopy

1. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);  

功能：用于控制某个epoll文件描述符时间，可以注册、修改、删除

参数：epfd由epoll_create生成的epoll专用描述符

    op操作：EPOLL_CTL_ADD 注册   EPOLL_CTL_MOD修改  EPOLL_DEL删除

            fd：关联的文件描述符

    evnet告诉内核要监听什么事件

[cpp] view plaincopy

1. int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event*events,int maxevents,int timeout);  

功能：该函数等待i/o事件的发生。

参数：epfd要检测的句柄

     events：用于回传待处理时间的数组

     maxevents：告诉内核这个events有多大，不能超过之前的size

     timeout：为超时时间

参考：

http://www.cnblogs.com/Anker/p/3265058.html

http://blog.csdn.net/kkxgx/article/details/7717125