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在Linux內(nèi)核的事件驅(qū)動(dòng)編程中，有一個(gè)非常重要的機(jī)制，它就是poll機(jī)制。poll機(jī)制能夠幫助開(kāi)發(fā)者在高效地處理I/O事件的同時(shí)，減少CPU的消耗，提高程序的運(yùn)行效率。本文將從以下幾個(gè)方面深入解析Linux內(nèi)核中poll機(jī)制的實(shí)現(xiàn)原理及使用方法：
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1、基本概念
2、原理分析
3、使用方法
4、示例分析
1、基本概念
poll機(jī)制是一種事件驅(qū)動(dòng)的I/O多路復(fù)用機(jī)制，它主要通過(guò)等待內(nèi)核發(fā)生某些事件而觸發(fā)應(yīng)用程序的執(zhí)行。poll機(jī)制可以同時(shí)監(jiān)聽(tīng)多個(gè)文件描述符（即socket句柄），當(dāng)有事件發(fā)生時(shí)，便將相應(yīng)的事件狀態(tài)通知給應(yīng)用程序。
2、原理分析
poll機(jī)制的實(shí)現(xiàn)原理與select機(jī)制非常相似，不同的是，poll機(jī)制會(huì)通過(guò)一個(gè)struct pollfd類型的數(shù)組將需要監(jiān)聽(tīng)的文件描述符傳遞給內(nèi)核。在應(yīng)用程序中，如果需要監(jiān)聽(tīng)某個(gè)文件描述符，就需要將該描述符的相關(guān)信息（如文件描述符、等待的事件類型等）注冊(cè)到struct pollfd類型的結(jié)構(gòu)體中，然后將該結(jié)構(gòu)體添加到pollfd數(shù)組中。在這個(gè)數(shù)組中，每個(gè)元素對(duì)應(yīng)一個(gè)文件描述符，同時(shí)還有需要監(jiān)聽(tīng)的事件的相關(guān)信息。當(dāng)內(nèi)核發(fā)現(xiàn)某個(gè)文件描述符上有一個(gè)或多個(gè)事件處于正等待狀態(tài)時(shí)，便會(huì)通知到應(yīng)用程序。
在poll機(jī)制中，應(yīng)用程序可以使用poll函數(shù)進(jìn)行文件描述符的監(jiān)聽(tīng)。poll函數(shù)的原型如下：
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
其中，fds數(shù)組就是需要監(jiān)聽(tīng)的文件描述符數(shù)組，nfds表示fds數(shù)組中元素的數(shù)量，timeout用于設(shè)置等待事件的超時(shí)時(shí)間（單位是毫秒）。
poll函數(shù)返回的是一個(gè)整型值，表示發(fā)生了事件的文件描述符的數(shù)量。如果返回值為-1，則表示poll函數(shù)調(diào)用失敗。
3、使用方法
poll機(jī)制的使用非常簡(jiǎn)單，需要進(jìn)行如下幾個(gè)步驟：
1）使用open打開(kāi)需要監(jiān)聽(tīng)的文件（如socket文件）
2）將文件描述符（如socket fd）添加到struct pollfd數(shù)組中
3）使用poll函數(shù)監(jiān)聽(tīng)struct pollfd數(shù)組
4）根據(jù)poll函數(shù)的返回值，處理已經(jīng)發(fā)生事件的文件描述符
示例代碼如下：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_EVENTS 10
#define SERVER_PORT 9999
int mn()
{
struct pollfd fds[MAX_EVENTS];
memset(fds, 0, sizeof(fds));
int listener_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(listener_fd
perror(“socket error”);
return 1;
}
int reuseaddr = 1;
setsockopt(listener_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuseaddr, sizeof(reuseaddr));
struct sockaddr_in server_addr;
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if(bind(listener_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr))
perror(“bind error”);
return 1;
}
if(listen(listener_fd, 10)
perror(“l(fā)isten error”);
return 1;
}
fds[0].fd = listener_fd;
fds[0].events = POLLIN | POLLPRI;
while(1) {
int result = poll(fds, MAX_EVENTS, 5000);
if(result
perror(“poll error”);
break;
}
if(result == 0) {
printf(“poll timeout\n”);
continue;
}
for(int i = 0; i
int fd = fds[i].fd;
short events = fds[i].events;
short revents = fds[i].revents;
if(fd
continue;
}
if(revents & POLLIN || revents & POLLPRI) {
if(fd == listener_fd) {
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
int client_fd = accept(listener_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len);
printf(“accept a client: %s:%d\n”, inet_ntoa(client_addr.sin_addr), client_addr.sin_port);
fds[i].fd = client_fd;
fds[i].events = POLLIN | POLLPRI;
}
else {
char buf[1024];
int len = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);
if(len > 0) {
buf[len] = 0;
printf(“recv: %s\n”, buf);
}
else if(len == 0) {
printf(“client closed\n”);
fds[i].fd = -1;
}
else {
perror(“recv error”);
fds[i].fd = -1;
}
}
}
}
}
close(listener_fd);
return 0;
}
在這個(gè)示例中，我們通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)TCP連接的聽(tīng)者（listener），然后將listener的文件描述符添加到pollfd數(shù)組中。每次事件發(fā)生時(shí)，就根據(jù)revents的值來(lái)判斷是listener fd上有新的TCP連接請(qǐng)求，還是已有的TCP連接上有數(shù)據(jù)到來(lái)。根據(jù)處理的不同，做出響應(yīng)的處理。
4、示例分析
在這個(gè)示例中，我們通過(guò)使用poll函數(shù)對(duì)TCP連接文件描述符進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)端的消息接收和響應(yīng)。我們使用socket函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)TCP監(jiān)聽(tīng)者，并將其添加到fds數(shù)組中；然后使用poll函數(shù)不斷地監(jiān)聽(tīng)fds數(shù)組。
如果在poll函數(shù)調(diào)用時(shí)，發(fā)現(xiàn)有事件已經(jīng)發(fā)生時(shí)，我們遍歷fds數(shù)組，判斷是否有l(wèi)istener fd上有新的TCP連接請(qǐng)求。如果確實(shí)有請(qǐng)求，我們調(diào)用accept函數(shù)，接受該請(qǐng)求，將返回的client_fd添加到fds數(shù)組中。如果已有的TCP連接上有數(shù)據(jù)到達(dá)，我們調(diào)用recv函數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，并處理讀取到的數(shù)據(jù)。
如果發(fā)現(xiàn)TCP連接已經(jīng)被關(guān)閉或者發(fā)生了錯(cuò)誤，我們將該文件描述符從fds數(shù)組中刪除，避免不必要的事件監(jiān)聽(tīng)。通過(guò)這種方法，我們實(shí)現(xiàn)了TCP連接的并發(fā)處理，同時(shí)避免了CPU的過(guò)度使用，提高了程序的運(yùn)行效率。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- Linux中select poll和epoll的區(qū)別
- Linux中select poll和epoll的區(qū)別
Linux中select poll和epoll的區(qū)別
============select、poll、epoll之間的區(qū)別=================
select，poll，epoll都是IO多路復(fù)用的機(jī)制。I/O多路復(fù)用就通過(guò)一種機(jī)制，
可以監(jiān)視多個(gè)描述符，一旦某個(gè)描述符就緒（一般是讀就緒或者寫(xiě)就緒），
能夠通知程序進(jìn)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作,讀寫(xiě)過(guò)程是阻塞的，
select的幾大缺點(diǎn)：監(jiān)視的文件描述符的數(shù)量存在更大限制
1 單個(gè)進(jìn)程可監(jiān)視的fd數(shù)量被限制
2 需要維護(hù)一個(gè)用來(lái)存放大量fd的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣會(huì)使得用戶空間和內(nèi)核空間在傳遞該結(jié)構(gòu)時(shí)復(fù)制開(kāi)銷大
3 對(duì)socket進(jìn)行掃描時(shí)是線性掃描
//select的3個(gè)缺點(diǎn)：1 連接數(shù)受限 2 查找配對(duì)速度慢 3 數(shù)據(jù)由內(nèi)核拷貝到用戶態(tài)。
poll的實(shí)現(xiàn)和select非常相似，pollfd并沒(méi)有更大數(shù)量限制（但是數(shù)量過(guò)大后性能也是會(huì)下降）
select、poll的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)機(jī)制相似，它沒(méi)有更大連接數(shù)的限制，原因是它是基純悶于鏈肢念表來(lái)存儲(chǔ)的，
但是同樣有一個(gè)缺點(diǎn)：大量的fd的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶態(tài)和內(nèi)核地址空間之間，
而不管這樣的復(fù)制是不是有意義。它將用戶傳入的數(shù)組拷貝到內(nèi)核空間，
然后查詢每個(gè)fd對(duì)應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)，如果做饑彎設(shè)備就緒則在設(shè)備等待隊(duì)列中加入一項(xiàng)并繼續(xù)遍歷,這過(guò)程經(jīng)歷了多次無(wú)謂的遍歷
epoll是對(duì)select和poll的改進(jìn)
epoll:IO的效率不會(huì)隨著監(jiān)視fd的數(shù)量的增長(zhǎng)而下降。epoll不同于select和poll輪詢的方式，
而是通過(guò)每個(gè)fd定義的回調(diào)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只有就緒的fd才會(huì)執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。
一般情況下fd數(shù)量較少的時(shí)候poll略優(yōu)于epoll，但是當(dāng)fd增大到某個(gè)閾值時(shí)，
poll性能急劇下降。而epoll始終保持的穩(wěn)定的性能。
希望采納
Linux中select poll和epoll的區(qū)別
1、epoll處理是事件觸發(fā)，而poll是輪訓(xùn)方空世式； 2、打開(kāi)的FDset限制：poll是1024.，epoll無(wú)限制； 3、罩態(tài)poll系統(tǒng)調(diào)用數(shù)目增大時(shí)性能下降快物虧源
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