Linux网络编程(三)IO复用二 poll系统调用

二、poll系统调用

2.1、API

poll系统调用和select类似，也是在指定时间内轮询一定数量的文件描述符，以测试其中是否有就绪者。

#include <poll.h>int poll(struct pollfd* fds, nfds_t nfds, int timeout);

fds参数是一个pollfd结构类型的数组，它指定所有我们感兴趣的文件描述符上发生的可读、可写和异常等事件。pollfd结构体的定义如下：

struct pollfd {int fd;/*文件描述符*/short events;/*注册的事件*/short revents;/*实际发生的事件，由内核填充*/
};

fd成员指定文件描述符；

events成员告诉poll监听fd上的哪些事件，它是一系列事件的按位或；

revents成员则由内核修改，以通知应用程序fd上实际发生了哪些事件。

poll支持的事件类型如下

  • POLLIN 数据（包括普通数据和优先数据）可读，可以作为输入，可以作为输出
  • POLLRDNORM 普通数据可读，可以作为输入，可以作为输出
  • POLLRDBAND 优先级带数据可读（Linux不支持），可以作为输入，可以作为输出
  • POLLPRI 高优先级数据可读，比如TCP外带数据，可以作为输入，可以作为输出
  • POLLOUT 数据（包括普通数据和优先数据）可写，可以作为输入，可以作为输出
  • POLLWRNORM 普通数据可写，可以作为输入，可以作为输出
  • POLLWRBAND 优先级带数据可写，可以作为输入，可以作为输出
  • POLLWRDHUP TCP连接被对方关闭，或者对方关闭了写操作，可以作为输入，可以作为输出
  • POLLERR 错误，不可以作为输入，可以作为输出
  • POLLHUP 挂起，比如管道的写端被关闭，读端描述符上将受到POLLHUP事件，不可以作为输入，可以作为输出
  • POLLNVAL 文件描述符没有打开，不可以作为输入，可以作为输出

POLLRDNORM、POLLRDBAND、POLLWRNORM、POLLWRBAND由XOPEN规范定义。它们实际上是将POLLIN事件和POLLOUT事件分得更细致，以区别对待普通数据和优先数据。但Linux并不完全支持它们。

通常，应用程序需要根据recv调用的返回值来区分socket上接收到的是有效数据还是对方关闭连接的请求，并做相应的处理。不过，GNU为poll系统调用增加了一个POLLRDHUP事件，它在socket上接收到对方关闭连接的请求之后触发。这为我们区分上述两种情况提供了一种更简单的方式。但使用POLLRDHUP事件时，我们需要在代码最开始处定义_GNU_SOURCE。

nfds参数指定被监听事件集合fds的大小。其类型nfds_t的定义如下：

typedef unsigned long int nfds_t;

timeout参数指定poll的超时值，单位是毫秒。当timeout为-1时，poll调用将永远阻塞，直到某个事件发生；当timeout为0时，poll调用将立即返回。

poll系统调用的返回值，成功时返回就绪（可读、可写和异常）文件描述符的总数，如果在超时时间内没有任何文件描述符就绪，select将返回0。select失败时返回-1并设置errno。

2.2、仿真

服务端：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/poll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>#define PORT 8080  
#define BUFFER_SIZE 8192int main(int argc,char* argv[]) {char buf[BUFFER_SIZE];  ssize_t bytes_read;  int server_socket, client_socket;  struct sockaddr_in server_addr, client_addr;  socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);  // 创建socket  server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  if (server_socket == -1) {  perror("socket creation failed");  exit(EXIT_FAILURE);  }  // 命名socket  memset(&server_addr, 0, addr_len);  server_addr.sin_family = AF_INET;  server_addr.sin_port = htons(PORT);  server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  if (bind(server_socket, (struct sockaddr *) &server_addr, addr_len) == -1) {  perror("bind failed");  close(server_socket);  exit(EXIT_FAILURE);  }  // 监听socket  if (listen(server_socket, 5) == -1) {  perror("listen failed");  close(server_socket);  exit(EXIT_FAILURE);  }  printf("Server is listening on port %d...\n", PORT);  // 连接client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*) &client_addr,&addr_len);if (client_socket<0) {printf("errno is:%d\n",errno);close(server_socket);}struct pollfd fds[1];fds[0].fd = client_socket;fds[0].events = POLLIN;while(1) {// 初始化bufmemset(buf,'\0',sizeof(buf));int ret = poll(fds, 1, -1);if (ret == -1) {perror("Poll failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 可读事件if (fds[0].revents & POLLIN) {ret = recv(client_socket,buf,sizeof(buf)-1,0);if(ret<=0) break;printf("get %d bytes of normal data:%s",ret,buf);}// 外带数据if (fds[0].revents & POLLPRI) {ret = recv(client_socket,buf,sizeof(buf)-1,MSG_OOB);if(ret<=0) break;printf("get %d bytes of oob data:%s",ret,buf);}}close(server_socket);close(client_socket);return 0;
}

客户端：

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <unistd.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <netinet/in.h>  #define SERVER_IP "127.0.0.1"  
#define SERVER_PORT 8080  
#define BUFFER_SIZE 1024  int main() {  int client_socket;  struct sockaddr_in server_addr;  char buffer[BUFFER_SIZE];  ssize_t bytes_read;  // 创建socket  client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  if (client_socket == -1) {  perror("socket creation failed");  exit(EXIT_FAILURE);  }  // 设置服务器地址信息  memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));  server_addr.sin_family = AF_INET;  server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_addr.sin_addr) <= 0) {  perror("invalid server address");  close(client_socket);  exit(EXIT_FAILURE);  }  // 连接到服务器  if (connect(client_socket, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {  perror("connection failed");  close(client_socket);  exit(EXIT_FAILURE);  }  printf("Connected to server\n");  // 发送消息给服务器  const char *message1 = "Hello, this is client!\n";send(client_socket, message1, strlen(message1), 0);  sleep(1);// 发送带外数据const char *message2 = "Hello, this is client and data is oob!\n";send(client_socket, message2, strlen(message2), MSG_OOB);  // 关闭连接close(client_socket);}

仿真：

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