IO 多路复用（三）poll 函数

2020-12-18 本文已影响0人 Tubetrue01

引言

据说 poll 函数起源于 SVR3，最初局限于流设备。而到了 SVR4 取消了这种限制，允许 poll 工作在任何描述符上。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。

1.0 函数原型

#include <sys/poll.h>

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

1.1 参数

fdarray

该参数是指向一个结构数组第一个元素的指针。每个数组元素都是一个 pollfd 结构体，用于指定测试某个描述符 fd 的条件。我们看一下它的原型：

struct pollfd 
{
  int   fd;       /* descriptor to check */
  short events;   /* events of interest on fd */
  short revents;  /* events that occurred on fd */
};

fd 这个不用多说，就是描述符了。
events 就是我们关心的当前描述符的事件。
revents 函数把当前描述符的事件状态结果保存在该成员中。

这就理解为，把描述符、关心的事件、事件的状态封装成了一个对象。这些对象组成起来就构成了这个结构数组。它避免了像 select 函数中间三个参数都是值-结果参数。

说明

值-结果参数： 该参数在函数调用的时候作为值传递给函数，函数执行完毕之后将执行结果保存到该参数中，所谓一参两用。值-结果参数一定要传指针。

对于 events 跟 revents 参数，它们每一个都由指定某个特定条件的一位或多位构成，下面是一些常值：

常值	是否作为 events 的输入	是否作为 revents 结果	说明
POLLIN	$\bullet$	$\bullet$	普通或优先级带数据可读
POLLRDNORM	$\bullet$	$\bullet$	普通数据可读
POLLRDBAND	$\bullet$	$\bullet$	优先级带数据可读
POLLPRI	$\bullet$	$\bullet$	高优先级数据可读
POLLOUT	$\bullet$	$\bullet$	普通数据可写
POLLWRNORM	$\bullet$	$\bullet$	普通数据可写
POLLWRBAND	$\bullet$	$\bullet$	优先级带数据可写
POLLERR	$\circ$	$\bullet$	发生错误
POLLHUP	$\circ$	$\bullet$	发生挂起
POLLNVAL	$\circ$	$\bullet$	描述符不是一个打开的文件

我们需要记住 poll 识别三类数据：普通、优先级带、高优先级。

补充：

POLLIN 可被定义为 POLLRDNORM 和 POLLRDBAND 的逻辑或；POLLOUT 等同于 POLLWRNORM。

还要注意的是，如果是 TCP 和 UDP 套接字，一下的条件会引起 poll 返回特定的 revent （然而不性的是， POSIX 在其 poll 的定义中留了许多空洞，会造成多种方式可返回相同的条件）。

所有正规 TCP 数据和所有 UDP 数据都被认为是普通数据。
TCP 的带外数据被认为是优先级带数据。
当 TCP 连接的读半部分关闭时（譬如收到了一个来自对端的 FIN），也被认为是普通数据，随后的读操作将返回 0。
TCP 连接存在错误既可认为是普通数据，也可认为是错误（POLLERR）。无论哪种情况，随后的读操作将返回 -1，并把 errno 设置成合适的值。这可用于处理诸如接收到 RST 或发生超时等条件。
在监听套接字上有新的连接可用既可认为是普通数据，也可认为是优先级数据。大多数实现视为普通数据。
非阻塞式 connect 的完成被认为是使相应套接字可写。

nfds

该参数指定了结构数组（也就是第一个参数）中元素的个数。该参数被声明为：nfds_t 类型，对应的其实是：unsigned int。

timeout

该参数指定了 poll 函数返回前等待多长时间。

INFTIM
永久等待。
0
立刻返回，不阻塞进程。
n
指定等待毫秒数 n。

INFTIM 常值被定义为一个负值。如果系统不能提供毫秒级精度的定时器，该值就向上舍入到最接近的支持值。

补充：

POSIX 规范要求在头文件 <poll.h> 中定义 INFTIM，不过许多系统仍然把它定义在头文件 <sys/stropts.h> 中。

1.2 返回值

0
运行超时。
-1
函数执行发生错误。
n
已经就绪的描述符数量，即成员 revents 值非 0 的描述符数量。

如果不想关心某个描述符，只需要把该描述符对应的 pollfd 结构的 fd 成员设置成一个负值就可以了。poll 函数将会忽略这样的 pollfd 结构的 events 成员，并且返回时，将它的 revents 成员值置为 0。

2.0 注意

对于 poll 函数，就不再需要关心每个进程中最大描述符的数量之类的问题了，因为 poll 函数采用 pollfd 结构体数组的方式传递给内核，并且把传递数组元素的数量给内核的责任交给了调用者。所以，内核也就不在需要知道类似 fd_set 的固定大小的数据类型了。

参考

Unix 网络编程卷一