【Linux C | I/O模型】IO复用 | poll、ppoll函数详解

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本文内容：介绍poll、ppoll函数

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⏰发布时间⏰：2024-02-02 13:51:20

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目录

• 一、概述
• 二、poll 函数介绍
• 三、poll 函数使用步骤
• 四、poll 函数使用例子
• 五、ppoll 函数及例子
• 六、总结

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  一、概述

  在Unix / Linux系统中，有五种IO模型：阻塞I/O模型、非阻塞I/O模型、复用式I/O模型、信号驱动式I/O模型、异步I/O模型。其中，复用式I/O模型的实现方式之一就是使用poll函数来阻塞等待内核准备好数据，等数据准备好了之后，再通知应用层的进程调用IO操作函数来获取数据。

  下面将介绍poll函数以及poll函数的使用方法。

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  二、poll 函数介绍

  poll 函数原型：

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

  poll函数与select函数有类似的任务：它等待一组文件描述符中的一个描述符的I/O操作准备就绪。需要了解select函数的，可以看文章：IO复用 | select、pselect函数详解。

  参数说明：

  • fds：传入传出参数，指向struct pollfd类型数组的首元素，每个数组元素指定一个描述符以及对其关心的状态，关于这个结构体的说明在本小节后面阐述。
  • nfds：指明fds指向的数组元素个数。
  • timeout：该参数指定poll阻塞等待文件描述符就绪的毫秒数。会被四舍五入到系统时钟粒度。这个参数有三种可能：
    • 1、timeout设置为负数：一直阻塞等待，直到有描述符准备就绪；
    • 2、timeout设置为 0：不等待，检查描述符后直接返回。
    • 3、timeout设置为正数：阻塞等待timeout设置的毫秒数，期间有描述符准备就绪就返回，没有就等到时间结束返回。

      返回值：成功返回已准备就绪的描述符个数；超时返回0；失败返回-1。

      ---

      看完上面poll函数的介绍，可以发现，与select不同的是，poll函数不是为每个状态构造一个描述符集，而是构造一个struct pollfd结构体的数组，每个数组元素指定一个描述符以及对其关心的状态。当成功返回时，内核也会对该结构体赋值，将准备就绪的描述符和状态给到应用层进程，所以fds参数是传入传出参数。

      struct pollfd结构体说明：

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

      调用时，fd表示描述符，events字段指明感兴趣的读写事件；

      成功返回时，fd表示准备就绪描述符，revents字段指明准备就绪的描述符的状态。

      events字段、revents字段取值如下：

      ---

      三、poll 函数使用步骤

      poll函数的使用步骤主要分成2步：

      • 1、将我们感兴趣的描述符和事件添加到struct pollfd数组，调用poll 函数并指定超时毫秒数；

        #define POLLFDS_NUM10struct pollfd pollfds[POLLFDS_NUM];pollfds[0].fd = listenFd;pollfds[0].events = POLLIN;int ret = poll(&pollfd, 1, 120 * 1000);

      • 2、查询准备就绪描述符。函数成功返回后，如果返回值大于0，表示准备就绪的描述符个数，需要遍历数组，查看各个元素revents字段表示的事件。

        if(pollfd[0].revents & POLLIN){...}

        ---

        四、poll 函数使用例子

        下面使用TCP套接字来演示select的使用例子，如果要执行的话，分别保存服务端、客户端代码为poll_tcpSer.c、poll_tcpCli.c，然后执行下面代码编译：

        gcc poll_tcpSer.c -o ser gcc poll_tcpCli.c -o cli

        然后先在一个命令行窗口运行服务端./ser，再重新打开一个命令行窗口运行客户端./cli。下面是服务端的运行结果：

        ---

        TCP服务端代码如下：使用poll阻塞等待可读描述符返回。

        #include #include #include #include #include #include #define POLLFDS_NUM11int poll_wait(int listenFd, int connFd[10], int connNum){if(connNum >= POLLFDS_NUM){printf("error connNum=%d\n", connNum);return -1;}// 1、准备感兴趣的描述和读事件struct pollfd pollfds[POLLFDS_NUM];pollfds[0].fd = listenFd;pollfds[0].events = POLLIN;int i = 0;for(i=0; ipollfds[1+i].fd = connFd[i];pollfds[1+i].events = POLLIN;}int nfds = connNum+1;int ret = poll(pollfds, nfds, 120 * 1000);// 阻塞等待120秒// 2、查询准备就绪描述符if(ret  0)// 即使有多个fd可读，我们也只第一个准备就绪描述符，其他的下次处理{printf("success, Number of descriptors returned is %d\n", ret);for(i=0; iif(pollfds[i].revents & POLLIN){return pollfds[i].fd;}}}else if(ret == 0){printf("poll timeout\n");}return -1;}int del_connfd(int connFds[10], int connNum, int delFd) // 从connFds数组中删除delFd{int tmpFds[10]={0,};int i = 0, index = 0;;memcpy(tmpFds, connFds, connNum*sizeof(connFds[0]));for(i=0; iif(tmpFds[i] != delFd){connFds[index++] = tmpFds[i];}}return index;}int main(){// 1、创建TCP套接字socketint sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfdperror("socket error" );return -1;}// 2、准备服务端ip和端口struct sockaddr_in servaddr;bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons (10086);servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 指定ip地址为 INADDR_ANY，这样要是服务器主机有多个网络接口，服务器进程就可以在任一网络接口上接受客户端的连接// 3、绑定 bindif (bind(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr))