Linux poll()解析以及与select()对比

来源：互联网发布：韩国漫画下载软件编辑：程序博客网时间：2024/06/05 04:52

Linux poll()解析

poll()函数：这个函数是某些Unix系统提供的用于执行与select()函数同等功能的函数，下面是这个函数的声明：
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout)；
参数说明:
fds：是一个struct pollfd结构类型的数组，用于存放需要检测其状态的Socket描述符；每当调用这个函数之后，系统不会清空这个数组，操作起来比较方便；特别是对于 socket连接比较多的情况下，在一定程度上可以提高处理的效率；这一点与select()函数不同，调用select()函数之后，select() 函数会清空它所检测的socket描述符集合，导致每次调用select()之前都必须把socket描述符重新加入到待检测的集合中；因此，select()函数适合于只检测一个socket描述符的情况，而poll()函数适合于大量socket描述符的情况；
nfds：nfds_t类型的参数，用于标记数组fds中的结构体元素的总数量；
timeout：是poll函数调用阻塞的时间，单位：毫秒；

返回值:

>0：数组fds中准备好读、写或出错状态的那些socket描述符的总数量；
==0：数组fds中没有任何socket描述符准备好读、写，或出错；此时poll超时，超时时间是timeout毫秒；换句话说，如果所检测的 socket描述符上没有任何事件发生的话，那么poll()函数会阻塞timeout所指定的毫秒时间长度之后返回，如果timeout==0，那么 poll() 函数立即返回而不阻塞，如果timeout==INFTIM，那么poll() 函数会一直阻塞下去，直到所检测的socket描述符上的感兴趣的事件发生是才返回，如果感兴趣的事件永远不发生，那么poll()就会永远阻塞下去；

-1： poll函数调用失败，同时会自动设置全局变量errno；

如果待检测的socket描述符为负值，则对这个描述符的检测就会被忽略，也就是不会对成员变量events进行检测，在events上注册的事件也会被忽略，poll()函数返回的时候，会把成员变量revents设置为0，表示没有事件发生；

另外，poll() 函数不会受到socket描述符上的O_NDELAY标记和O_NONBLOCK标记的影响和制约，也就是说，不管socket是阻塞的还是非阻塞的，poll()函数都不会受到影响；而select()函数则不同，select()函数会受到O_NDELAY标记和O_NONBLOCK标记的影响，如果socket是阻塞的socket，则调用select()跟不调用select()时的效果是一样的，socket仍然是阻塞式TCP通讯，相反，如果socket是非阻塞的socket，那么调用select()时就可以实现非阻塞式TCP通讯；

所以poll() 函数的功能和返回值的含义与 select() 函数的功能和返回值的含义是完全一样的，两者之间的差别就是内部实现方式不一样，select()函数基本上可以在所有支持文件描述符操作的系统平台上运行(如：Linux 、Unix 、Windows、MacOS等)，可移植性好，而poll()函数则只有个别的的操作系统提供支持(如：SunOS、Solaris、AIX、HP提供支持，但是Linux不提供支持)，可移植性差；
strust pollfd结构说明：
typedef struct pollfd {
int fd; /* 需要被检测或选择的文件描述符*/
short events; /* 对文件描述符fd上感兴趣的事件 */
short revents; /* 文件描述符fd上当前实际发生的事件*/
} pollfd_t;

typedef unsigned long nfds_t;

经常检测的事件标记： POLLIN/POLLRDNORM(可读)、POLLOUT/POLLWRNORM(可写)、POLLERR(出错)
如果是对一个描述符上的多个事件感兴趣的话，可以把这些常量标记之间进行按位或运算就可以了；
比如：对socket描述符fd上的读、写、异常事件感兴趣，就可以这样做：struct pollfd fds;
fds[nIndex].events=POLLIN | POLLOUT | POLLERR；
当 poll()函数返回时，要判断所检测的socket描述符上发生的事件，可以这样做： struct pollfd fds;
检测可读TCP连接请求：
if((fds[nIndex].revents & POLLIN) == POLLIN){ //接收数据/调用accept()接收连接请求 }
检测可写：
if((fds[nIndex].revents & POLLOUT) == POLLOUT){ //发送数据 }
检测异常：
if((fds[nIndex].revents & POLLERR) == POLLERR){ //异常处理 }

　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。

10、Multiplexed I/O
Linux提供了三个multiplexed I/O：select, poll, 和 epoll
select提供了同步multiplexing I/O:
Cpp代码
1. #include <sys/time.h>
2. #include <sys/types.h>
3. #include <unistd.h>
4.
5. int select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
6. FD_CLR(int fd, fd_set *set);//从set中清除fd
7. FD_ISSET(int fd, fd_set *set);//判断fd是否在set中
8. FD_SET(int fd, fd_set *set);//将fd添加到set中
9. FD_ZERO(fd_set *set);//fd_set很多系统实现为bit arrays，将所有的文件描述符从fd_set中清空

调用select将会被阻塞直到所给的文件描述准备好I/O操作或则给定的timeout超时。
n 为文件描述符集合中的最大值+1 调用者需要自行计算
readfds 被监控是否可以读
writefds 被监控是否可以写
exceptfds 被监控是否发生异常
timeout 超时时间，Linux返回时会被修改成剩余的时间。
timeval的定义：
Cpp代码
1. #include <sys/time.h>
2.
3. struct timeval {
4. long tv_sec; /*second */
5. long tv_usec; /* microsecods */
6. };

成功返回准备好I/O操作的文件描述符数，指定了timeout，则可能返回0，error返回-1
例子：
Cpp代码
1. #include <stdio.h>
2. #include <sys/time.h>
3. #include <sys/types.h>
4. #inlcude <unistd.h>
5.
6. #define TIMEOUT 5
7. #define BUF_LEN 1024
8.
9. int main(void){
10. struct timeval tv;
11. fd_set readfds;
12. int ret;
13.
14. FD_ZERO(&readfds);
15. FD_SET(STDIN_FILENO,&readfds);
16.
17. tv_tv_sec = TIMEOUT;
18. tv.tv_usec = 0;
19.
20. ret = select(STDIN_FILENO + 1,
21. &readfds,
22. NULL,
23. NULL,
24. &tv);
25. if(ret == -1){
26. perror("select");
27. return 1;
28. }else if(!ret){
29. printf("%d seconds elapse.\n", TIMEOUT);
30. return 0;
31. }
32.
33. if(FD_ISSET(STDIN_FILENO, &readfds)){
34. char buf[BUF_LEN + 1];
35. int len;
36.
37. len = read(STDIN_FILENO,buf,BUF_LEN);
38. if(len == -1){
39. perror("read");
40. return 1;
41. }
42. if(len){
43. buf[len] = '\0';
44. printf("read: %s\n", buf);
45. return 0;
46. }
47. }
48. fprintf(stderr,"This should not happen!\n");
49. return 1;
50. }

可以将select做为a portable way to sleep使用
Cpp代码
1. struct timeval tv;
2.
3. tv.tv_sec = 0;
4. tv.tv_usec = 500;
5.
6. select(0, NULL, NULL, NULL, &tv);

pselect:
Cpp代码
1. #include<sys/select.h>
2.
3. int pselect(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds,
4. const struct timespec *timeout, const sigset_t *sigmask);

pselect和select的不同点：
1、使用timespec而不是timeval结构作为timeout参数，timespec使用秒和纳秒，理论上更高级，但是实际上
即使是微妙也不是可靠地。
2、pselect不会修改timeout参数，所以timeout不需要重新初始化。
3、select没有sigmask参数。
pselect解决一下竞争问题：
signal可能会设置一些全局的flag,调用select之前要检查flag.这样，如果信号在检查flag和调用select之间到来，
修改了flag，那么程序将会永远的阻塞。pselect解决了这个问题。
poll：
Cpp代码
1. #include<sys/poll.h>
2.
3. int poll(struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);

fds pollfd的数组，用来监控是否可以读写，nfds数组的大小
timeout 超时时间。
pollfd:
Cpp代码
1. #include <sys/poll.h>
2.
3. struct pollfd{
4. int fd;/* file descriptor */
5. short events; /* requested event to watch,is a bitmask */
6. short revents; /* returned events witnessed,is a bitmask */
7. };

合法的events:
POLLIN: 有数据可读
POLLRDNORM：有normal data可以读
POLLRDBAND：有priority data可读
POLLPRI：有urgent data可读
POLLOUT：可以无阻塞的写
POLLWRNORM：可以无阻塞的写normal data
POLLWRBAND：可以无阻塞的写priority data
POLLMSG: 一个SIGPOLL message存在
除了以上revents：
POLLER: 文件描述符错误
POLLHUP：文件描述符发生hung up 事件
POLLINVAL: 文件描述符不合法
和select相比，不需要显示指定exception fds
POLLIN|POLLPRI == select read event
POLLOUT|POLLWRBAND == select write event
POLLIN == POLLRDNORM | POLLRDBAND
POLLOUT == POLLWRNORM
timeout超时时间millisecond
例子：
Cpp代码
1. #include <stdio.h>
2. #include <unistd.h>
3. #include <sys/poll.h>
4.
5. #define TIMEOUT 5
6.
7. int main(void){
8. struct pollfd fds[2];
9. int ret;
10.
11. fds[0].fd = STDIN_FILENO;
12. fds[0].events = POLLIN;
13.
14. fds[1].fd = STDOUT_FILENO;
15. fds[1].events = POLLOUT;
16.
17. ret = poll(fds,2,TIMEOUT * 1000);
18.
19. if(ret == -1){
20. perror("poll");
21. return 1;
22. }
23.
24. if( ! ret ){
25. printf("%s second elapsed.\n",TIMEOUT);
26. return 0;
27. }
28.
29. if(fds[0].revents & POLLIN)
30. printf("stdin is readable\n");
31. if(fds[1].revents & POLLOUT)
32. printf("stdout is writable\n");
33. return 0;
34. }

不需要每次重新设置pollfd结构，revents每次会被内核先清空。
ppoll:
ppoll之poll和pselect之select一样，但是ppoll是linux特有的接口。
Cpp代码
1. #include <sys/poll.h>
2.
3. int ppoll(struct pollfd *fds,nfds_t nfds,const struct timespec *timeout,
4. const sigset_t *sigmask);

poll VS select:
poll有点：
1、poll不需要用户计算最大文件描述符+1作为第一个参数
2、poll对于文件描述符比较大的，更高效，select使用bit map，需要比较每一个bit
3、poll文件描述符集合大小是静态的，一个固定大小的pollfd数组。
4、select文件描述符结合参数作为返回值被重新构造，所以每次需要重新初始化，poll使用了
分开的input(events filed）和out(revents fields)，使得pollfd数组可以被重用。
5、select中的timeout在返回的时候没有被定义，所以可移植的代码需要重新初始化，pselect没有这个问题。
select优点：
1、select更具有可移植性，有些UNIX不支持poll
2、select提供了更好的timeout机制：精确到微秒。

epoll比poll和select更高级，是Linux专有的接口。

0 0