IO多路转接之poll

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IO多路转接之poll
- 一、Poll

一、Poll

1.函数原型：

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

参数	作用
struct pollfd *fds	fds是一个poll函数监听的结构列表. 每一个元素中, 包含了三部分内容: 文件描述符, 监听的事件集合, 返回的事件集合
nfds_t nfds	nfds表示fds数组的长度
timeout	timeout表示poll函数的超时时间, 单位是毫秒(ms)

返回值

返回值小于0, 表示出错;
返回值等于0, 表示poll函数等待超时;
返回值大于0, 表示poll由于监听的文件描述符就绪而返回
2.理解struct pollfd *fds

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

其中enent和revent的取值（主要取值），不清楚可以找Man

取值	描述
POLLIN	数据可读（普通数据和优先级数据）
POLLOUT	数据可写（普通数据和优先级数据）
POLLERR	错误

3.socket就绪条件
读就绪
sochet内核中，接收缓冲区中的字节数，大于等于低水位标记SO_RECVLOWAT，此时可以无阻塞的读该文件描述符，并且返回值大于0
socket TCP通信中，对端关闭连接，此时对该socket读，则返回0 监听的socket上有新的连接请求时
socket上有未处理的错误时
写就绪
socket内核中，发送缓冲区中的可用字节数(发送缓冲区的空闲位置大小)，大于等于低水位标记，SO_SNDLOWAT，此时可以无阻塞的写，并且返回值大于0
socket的写操作被关闭(close或者shutdown)，对于一个写操作被关闭的socket进行写操作，会触发SIGPIPE信号
socket使用非阻塞connect连接成功或失败之后 socket上有未读取的错误
异常就绪
socket上收到带外数据(关于带外数据，和TCP紧急模式相关，在TCP报头中有一个紧急指针的字段)
4.poll的优点及缺点

poll的优点

不同与select使用三个位图来表示三个fdset的方式，poll使用一个pollfd的指针实现.pollfd结构包含了要监视的event和发生的event，不再使用select“参数-值”传递的方式. 接口使用比 select更方便.
poll并没有最大数量限制 (但是数量过大后性能也是会下降).

poll的缺点

poll中监听的文件描述符数目增多时和select函数一样，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符.
每次调用poll都需要把大量的pollfd结构从用户态拷贝到内核中. 同时连接的大量客户端在一时刻可能只有很少的处于就绪状态,因此随着监视的描述符数量的增长, 其效率也会线性下降
5.基于poll实现tcp服务器（多用户）

#pragma once
#include <functional>
#include "tcp_socket.hpp"
#include <poll.h>
#include <unistd.h>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <string>
#include <iostream>class Poll
{public:Poll():fds_(nullptr),fds_size_(15),nfds_(0),timeout_(1000){fds_=new pollfd[fds_size_];}bool Add(TcpSocket& sock){if(nfds_== fds_size_){//需要扩容pollfd* new_fds = new pollfd[2 * fds_size_];memcpy(new_fds,fds_,fds_size_ * sizeof(pollfd));fds_size_ *= 2;delete[] fds_;fds_ = new_fds;}fds_[nfds_].fd = sock.GetFd();fds_[nfds_].events = POLLIN;++nfds_;return true;}bool Del(TcpSocket& sock){int del_fd = sock.GetFd();for(size_t i = 0;i < nfds_;++i){//在fds_内才移除if(fds_[i].fd == del_fd){fds_[i] = fds_[--nfds_];break;}}return true;}bool Wait(std::vector<TcpSocket>& list,int timeout = 1000){timeout_=timeout;int ret = poll(fds_,nfds_,timeout_);if(ret < 0){perror("Poll Wait");return false;}else if(ret == 0){std::cout<<"poll wait timeout"<<std::endl;return false;}for(nfds_t i = 0;i < nfds_;++i){if(fds_[i].revents == POLLIN){TcpSocket sock(fds_[i].fd);list.push_back(sock);}}return true;}int GetNfds(){return nfds_;}const pollfd* GetFds(){return fds_;}private:pollfd* fds_;nfds_t fds_size_;nfds_t nfds_;int timeout_;
};typedef std::function<void(const std::string& req,std::string* resp)> Handler;class TcpPollServer
{public:TcpPollServer(const std::string& ip,const uint16_t port):ip(ip),port(port){}~TcpPollServer(){_sock.Close();}bool Start(Handler handler){if(!_sock.Socket())return false;if(!_sock.Bind(ip,port))return false;if(!_sock.Listen())return false;Poll poll;poll.Add(_sock);while(1){std::vector<TcpSocket> list;if(!poll.Wait(list))continue;for(size_t i = 0;i < list.size();++i){if(list[i].GetFd() == _sock.GetFd()){TcpSocket NewSock;if(!_sock.Accept(&NewSock,NULL,NULL))continue;printf("客户端已连接！~\n");poll.Add(NewSock);}else{std::string req;int n = list[i].Recv(&req);if(n == 0){poll.Del(list[i]);list[i].Close();continue;}else{std::cout<<"客户端发送："<<req<<std::endl;std::string resp;handler(req,&resp);list[i].Send(resp);}}}}return true;}private:TcpSocket _sock;std::string ip;uint16_t port;
};

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