Linux系统下poll的使用方式
2024-04-14 10:42:22
简介
poll是linux的事件轮询机制函数，每个进程可以管理一个pollfd队列，由poll函数进行事件注册和查询。
pollfd数据结构：
struct pollfd {int fd; /* file descriptor */short events; /* requested events */short revents; /* returned events */
};
fd是文件描述符，用来指示linux给当前pollfd分配的文件。编程时需要给events注册我们想要的事件，之后使用poll函数对pollfd队列进行轮询，轮询结束后，revents由内核设置为实际发生的事件。如果fd是负数，那么会忽略events，而且revents会置为0。事件的编码在poll.h头文件中定义了。
poll函数结构：
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
fds是队列的对头指针，nfds是队列的长度，timeout是时间控制机制，超时返回0，计时使用毫秒。
上述所有的参数参考：http://man7.org/linux/man-pages/man2/poll.2.html
代码实例
开发环境： Ubuntu 18.04 LTS
编译器：g++ 7.2
服务器
服务器接收客户端的请求，并向客户端返回客户端发来的消息。
/** 借助于poll实现I/O复用模型，* poll与select最大的区别在于该模型基于事件驱动。*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/poll.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/time.h>
#include <netinet/in.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>#define TRUE 1
#define FALSE 0int main(int argc, char* argv[]) {if (argc != 2) {printf("Usage: %s <port of server>\n", argv[0]);return -1;}int len, rc, on = 1;int listen_sd = -1, new_sd = -1;int end_server = FALSE, compress_array = FALSE;int close_conn;char buffer[80];struct sockaddr_in addr;int timeout;struct pollfd fds[200]; // poll队列int nfds = 1, current_size = 0;int port = atoi(argv[1]);if (port <= 1024) {perror("port error\n");return -1;}bzero(&addr, sizeof(addr));addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(port);addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);listen_sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (listen_sd < 0) {perror("socket() error\n");return -1;}rc = setsockopt(listen_sd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,(char*)&on, sizeof(on));if (rc < 0) {perror("setsockopt() failed\n");close(listen_sd);return -1;}rc = ioctl(listen_sd, FIONBIO, (char*)&on);if (rc < 0) {perror("setsockopt() failed\n");close(listen_sd);return -1;}rc = bind(listen_sd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if (rc < 0) {perror("listen() error\n");close(listen_sd);return -1;}memset(fds, 0, sizeof(fds));fds[0].fd = listen_sd;fds[0].events = POLLIN;timeout = (3 * 60 * 1000);rc = listen(listen_sd, 32);if (rc < 0) {perror("listen() failed\n");close(listen_sd);return -1;}do {printf("Waiting on poll()...\n");rc = poll(fds, nfds, timeout);if (rc < 0) {perror("poll() failed\n");break;}if (rc == 0) {printf("poll timed out. End porgram\n");break;}current_size = nfds;for (int i = 0; i < current_size; ++i) {if (fds[i].revents == 0) // 没有事件的状态 continue;if (fds[i].revents != POLLIN) { // 必须是写入事件！printf("Error! revents = %d\n", fds[i].revents);end_server = TRUE;break;}if (fds[i].fd == listen_sd) { // 监听到新的信号printf("Listening socket is readable\n");do {new_sd = accept(listen_sd, NULL, NULL);if (new_sd < 0) {if (errno != EWOULDBLOCK) {perror("accept() failed\n");end_server = TRUE;}break;}printf("New incomming connection - %d\n", new_sd);fds[nfds].fd = new_sd;fds[nfds].events = POLLIN;nfds++;} while (new_sd != -1);} else { // 已经建立连接的socket收到消息printf("Descriptor %d is readable\n", fds[i].fd);close_conn = FALSE;do {// 处理接收到客户端的信息，死循环是为了接收完所有可能的数据// 注意这里，recv本身是一个阻塞的函数，所以只要客户端不主动关闭连接，// 那么服务器会一直阻塞在这里，又因为使用了while(TRUE)方式循环接收，// 因此出现了如果使用多个客户端进行连接，只有当前面的关闭连接后，// 后面的才会收到数据。在高性能的服务器编程中，客户端的连接应该使用// 多线程或者多进程的方式处理。如果资源充足，应该给每个客户端一个进程// 或者线程，当然这样可能也会出现资源不足的情况。更好的方式是多线程(进程)结合// 心跳检测机制，把下面的send发送数据替换成心跳函数。如果收不到心跳，// 就认定已经断线，此时把客户端的连接剔除即可。本例子中客户端主动断开// 连接也会被剔除，因为send函数收不到回复了。// 当然，这个例子只是一个示范poll的作用，没有那么复杂。rc = recv(fds[i].fd, buffer, sizeof(buffer), 0);if (rc < 0) {if (errno != EWOULDBLOCK) {perror("recv() failed\n");close_conn = TRUE;}break;}if (rc == 0) {printf("Connection closed\n");close_conn = TRUE;break;}len = rc;printf("%d bytes received\n", len);rc = send(fds[i].fd, buffer, len, 0);if (rc < 0) {perror("send() failed\n");close_conn = TRUE;break;}} while (TRUE);if (close_conn) {close(fds[i].fd);fds[i].fd = -1;compress_array = TRUE;}} }// 压缩poll队列，就是顺序表删除中间节点的方法// 后边的数据依次覆盖前边的，时间复杂度是O(n)if (compress_array) {compress_array = FALSE;for (int i = 0; i < nfds; ++i) {if (fds[i].fd == -1) {for (int j = i; j < nfds; ++j) {fds[i].fd = fds[j + 1].fd;}--i;--nfds;}}}} while(end_server == FALSE);// 清理所有打开的socketfor (int i = 0; i < nfds; ++i) {if (fds[i].fd >= 0) {close(fds[i].fd);}}return 0;
}
客户端
每隔2秒向服务器发送一次信息。
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char* argv[]) {if (argc != 3) {printf("Usage: %s <ip of server> <port of server>\n", argv[0]);return -1;} int port = atoi(argv[2]);if (port < 1024) {perror("port error\n");return -1;}struct sockaddr_in serv_addr;bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));serv_addr.sin_family = AF_INET;serv_addr.sin_port = htons(port);if (inet_pton(AF_INET, argv[1], &serv_addr.sin_addr.s_addr) < 0) {perror("IP error\n");return -1;}int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (socketfd < 0) {perror("socket() error\n");return -1;}if (connect(socketfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {perror("connect() error\n");return -1;}char buffer[80];memset(buffer, 0, sizeof(buffer));int i = 0;while(1) {int rc = send(socketfd, buffer, sizeof(buffer), 0);if (rc < 0) {perror("send() error\n");return -1;} else if (rc == 0) {printf("send nothing !\n");} else {printf("send successfully!\n");}rc = recv(socketfd, buffer, sizeof(buffer), 0);if (rc < 0) {perror("recv() error\n");return -1;} else if (rc == 0) {printf("receive nothing\n"); } else {printf("receive %dth data: '%s'", i, buffer);}++i; sleep(2);}return 0;
}
参考资料
- http://man7.org/linux/man-pages/man2/poll.2.html
- https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/en/ssw_ibm_i_71/rzab6/poll.htm
- Linux高性能服务器编程
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