《unix网络编程》（15）poll函数以及使用poll的客户服务器程序

阳光穿透心脏的1/2处 2022-08-05 13:04 171阅读 0赞

# poll和select对比    #

**select存在一个明显缺陷**：<sys/select.h>中定义的FD\_SETSIZE常值是**数据类型fd\_set中描述符总数，其值通常为1024**。当今的Unix版本允许每个进程使用无限数目的描述符（受限于内存总量和管理性），然而**增加描述符集大小的唯一方法是先增大FD\_SETSIZE，而要重新编译内核才行**。

此外，在文章[《unix网络编程》（14）使用select、shutdown的客户服务器程序][unix_14_select_shutdown]中提到，文章中的服务器程序要分配一个client数组以及一个rset的描述符集。

而**poll可以避免select存在的这两个问题**。对于poll来说，分配一个pollfd结构的数组并把该数组中元素的数目通知内核成了调度者的责任。内核不再需要知道类似fd\_set的固定大小的数据类型。

# poll函数    #

#include <poll.h>
    int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
    //返回：如有就绪描述符就返回其数目，超时返回0，若出错返回-1.

参数：

（1）第一个参数是指向一个结构数组第一个元素的指针。每个元素是一个pollfd结构，用于指定测试某个给定描述符fd的条件。**其后两个成员避免了使用值-结果参数，select的中间三个参数都是值-结果参数**。下图是指定这两个参数的一些常值。

poll识别三类数据：普通（normal）、优先级带（priority band）、高优先级（high priority）

//pollfd结构体
    struct pollfd
    {
        int   fd;         /* file descriptor ：要测试的描述符*/
        short events;     /* requested events: 要测试的事件 */
        short revents;    /* returned events :  返回该描述符的状态*/
    };

![Center][]

然而，在我的Ubuntu系统中给出的如下图的解释，因此我**没在本文后面的程序中使用POLLRDNORM常值，而使用了POLLIN**（定义为POLLRDNORM和POLLRDBAND的逻辑或）。

![Center 1][]

（2）第二个参数nfds：指定第一个参数结构数组中元素的个数。

（3）第三个参数timeout：poll函数返回前等待的时间，是毫秒数的正数。

![Center 2][]

如果不关心某个特定描述符，可以把它对应的pollfd结构的fd成员设为负值，这样poll函数将忽略这样的pollfd结构的events成员，返回时将revents置为0.

# 使用poll的服务器端程序 #

//该版本使用poll代替select
    #include "myheader.h"
    #define OPEN_MAX 1024 //《Unix网络编程》上说该值在<limits.h>中定义但我的系统未定义
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
      int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd;
      int nready;
      ssize_t n;
      char buf[MAXLINE];
      char cliip[MAXLINE]; //作为inet_ntop的第三个参数，返回点分十进制ip
      socklen_t clilen;
      
      //我们声明在pollfd结构数组中存在OPEN_MAX个元素
      //确定一个进程任何时刻打开的描述符最大值并不容易，
      //方法之一就是以参数_SC_OPEN_MAX调用POSIX的sysconf函数，
      //然后动态分配一个合适大小的数组。但是该函数的返回可能是
      //“indeterminate”（不确定），因此这里使用POSIX的OPEN_MAX常值。
      struct pollfd client[OPEN_MAX];
      struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;
      
      listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
      
      memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
      servaddr.sin_family = AF_INET;
      servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
      servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
      
      Bind(listenfd, (const struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
      
      Listen(listenfd, LISTENQ);
      
      //将client数组第一项用于监听套接字，其他项描述符置为-1；
      //将第一项设置我POLRDNORM事件，这样有新的连接准备好被接受时poll会通知我们。
      client[0].fd = listenfd;
      client[0].events = POLLIN;
      for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++)
        client[i].fd = -1;
      maxi = 0; //数组client[]正在使用下标的最大值
      
      for ( ; ; ) {
        //调用poll以等待新连接或现有连接上有数据可读
        //当一个新连接被接受后，在client中查找第一个描述符成员为负的可用项
        //从下标1开始，因为client[0]固定用于监听套接字。找到一个可用项后，
        //将新连接的描述符保存在其中，并设置POLLIN事件。
        nready = Poll(client, maxi + 1, -1);
        if (client[0].revents & POLLIN) {
          clilen = sizeof(cliaddr);
          connfd = Accept(listenfd, (const struct sockaddr*)&cliaddr, &clilen);
          printf("new client: %s, port %d \n",
    	    Inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, cliip, sizeof(buf)),
                 ntohs(cliaddr.sin_port));
    	     
          for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++) {
            if (client[i].fd < 0) {
    	  client[i].fd = connfd;
    	  break;
    	}
          }
          if (i == OPEN_MAX)
    	err_quit("too many clients");
          client[i].events = POLLIN;
          if (i > maxi)
    	maxi = i;
          if (--nready <= 0)
    	continue;
        }
        
        //检查两个返回事件：POLLIN和POLLERR。没有在event成员中
        //设置第二个事件，因为它在条件成立时总是返回。我们检查POLLERR
        //的原因是：有些实现在一个连接上接收到RST时返回的是POLLERR事件，而
        //其他知识POLLIN事件。不论哪种情形，都调用read，当错误发生时，
        //read将返回这个错误。当一个现有连接由客户终止时，将其fd成员置为-1.
        for (i = 1; i <= maxi; i++) {
          if ((sockfd = client[i].fd) < 0)
    	continue;
          if (client[i].revents & (POLLRDNORM| POLLERR)) {
            if ((n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) < 0) {
    	  if (errno == ECONNRESET) { //connection reset by client
    	    Close(sockfd);
    	    client[i].fd = -1;
    	  }
    	  else
    	    err_sys("read error");
    	}
    	else if (n == 0) { //connection closed by client
    	  Close(sockfd);
    	  client[i].fd = -1;
    	}
    	else
    	  Writen(sockfd, buf, n);
    	
    	if (--nready <= 0)
    	  break;
          }
        }
      }
    }

![Center 3][] ![Center 4][]

# 完整源码下载 #

[http://download.csdn.net/detail/u013074465/8567889][http_download.csdn.net_detail_u013074465_8567889]

github源码：

服务器端 [ https://github.com/liyangddd/linux\_practice/blob/master/network\_programming/tcpsrvepoll.c][https_github.com_liyangddd_linux_practice_blob_master_network_programming_tcpsrvepoll.c]

客户端 [ https://github.com/liyangddd/linux\_practice/blob/master/network\_programming/tcpclipoll.c][https_github.com_liyangddd_linux_practice_blob_master_network_programming_tcpclipoll.c]

[unix_14_select_shutdown]: http://blog.csdn.net/u013074465/article/details/44891295
[Center]: /images/20220805/e564284bf1d54eefb401ea50bacfb84e.png
[Center 1]: /images/20220805/5269ab65dd2e4fb5b140dfc8b2e26bf7.png
[Center 2]: /images/20220805/dc607cd3445842ff8e5b892ef2eb7fa4.png
[Center 3]: https://img-blog.csdn.net/20150406152929914?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvdTAxMzA3NDQ2NQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center
[Center 4]: /images/20220805/200aa1b3f88b47b29fb675a481322342.png
[http_download.csdn.net_detail_u013074465_8567889]: http://download.csdn.net/detail/u013074465/8567889
[https_github.com_liyangddd_linux_practice_blob_master_network_programming_tcpsrvepoll.c]: https://github.com/liyangddd/linux_practice/blob/master/network_programming/tcpsrvepoll.c
[https_github.com_liyangddd_linux_practice_blob_master_network_programming_tcpclipoll.c]: https://github.com/liyangddd/linux_practice/blob/master/network_programming/tcpclipoll.c