I/O 多路转接之poll

初识 poll

• 系统提供 poll函数来实现多路复用输入/输出模型.
• IO = 等 + 拷贝。poll只负责对fd进行等待，有事件就绪，就进行事件的派发。可以同时对多个文件描述符进行等待。

poll解决了select的一些问题：

• 同时等待的fd的个数有上限的问题。
• select输入输出参数混合，每次需要重新设定的问题。

poll函数原型

• 主要作用是对多个文件描述符进行状态监测，属于多路复用I/O的一种实现方式。

参数：

• fds：是一个指向struct pollfd结构数组的指针，每个struct pollfd结构体包含了一个文件描述符和该描述符上感兴趣的事件。
• nfds：指定了fds数组中元素的数量。
• timeout：指定了poll函数等待事件发生的超时时间（毫秒）。如果设置为-1，poll将无限期等待；如果设置为0，poll将立即返回，不等待任何事件发生。

返回值

• 大于0：表示有文件描述符的状态发生了变化，返回值是状态发生变化的文件描述符的数量。
• 0：表示在指定的超时时间内，没有文件描述符的状态发生变化，poll函数超时返回。
• -1：表示poll函数调用失败，此时会设置全局变量errno以指示错误原因。

struct pollfd结构体是poll函数的核心，其定义如下：

• fd：需要监测的文件描述符。
• events：指定对fd上哪些事件感兴趣，可以是一个或多个事件的位或（bitwise OR）组合。
• revents：在调用poll函数返回时，由系统填写，表示在fd上实际发生了哪些事件。

验证timeout三种情况：

示例代码：

PollServer.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <poll.h>
#include <unistd.h>
#include "Socket.hpp"

const static int defaltval = -1;
const static int gdefaultnum = 1024;

class PollServer
{

public:
    PollServer(uint16_t port) : _port(port),
                                _listensock(std::make_unique<TcpSocket>(_port))

    {
        InetAddr addr("0", _port);
        _listensock->CreateTcpSocket(addr);

        for (int i = 0; i < gdefaultnum; i++)
        {
            _events[i].fd = defaltval;
            _events[i].events = POLLIN;
            _events[i].revents = 0;
        }
        _events[0].fd = _listensock->Getsockfd();
        _events[0].events = POLLIN;
        _events[0].revents = 0;
    }

    void AcceptListen()
    {
        InetAddr client = InetAddr();
        int sockfd = _listensock->Accepter(&client);
        if (sockfd < 0)
        {
            LOG(WARNING, "accept error...");
        }
        int i = 0;
        for (; i < gdefaultnum; i++)
        {
            if (_events[i].fd == defaltval) // 找到一个空位置
            {
                _events[i].fd = sockfd; // 保存新的文件描述符
                _events[i].events = POLLIN;
                _events[i].revents = 0;
                break;
            }
        }
        if (i == gdefaultnum) // 可以扩容
        {
            std::cout << "_events is full..." << std::endl;
        }
    }

    void ServiceIO(int pos)
    {
        char buffer[1024];
        ssize_t n = ::recv(_events[pos].fd, buffer, sizeof(buffer), 0);
        if (n < 0)
        {
            LOG(WARNING, "recv error...");
            ::close(_events[pos].fd);
            _events[pos].fd = defaltval;
            _events[pos].events = -1;
            _events[pos].revents = 0;
        }
        else if (n == 0)
        {
            LOG(INFO, "client quit...");

            ::close(_events[pos].fd);
            _events[pos].fd = defaltval;
            _events[pos].events = -1;
            _events[pos].revents = 0;
        }
        else
        {
            buffer[n] = 0;
            std::cout << "client say#:" << buffer << std::endl;
            std::string echo = "Server echo#";
            echo += buffer;
            n = ::send(_events[pos].fd, echo.c_str(), echo.size(), 0);
            if (n < 0)
            {
                LOG(WARNING, "send error...");
                ::close(_events[pos].fd);
                _events[pos].fd = defaltval;
                _events[pos].events = -1;
                _events[pos].revents = 0;
            }
        }
    }
    void HanderEvent()
    {
        for (int i = 0; i < gdefaultnum; i++) // 遍历数组，判断哪个文件描述符就绪了
        {
            if (_events[i].fd == defaltval)
                continue;
            if (_events[i].revents & POLLIN) // 说明这个文件描述符 读条件就绪了
            {
                uint16_t port = _events[i].fd;
                short revents = _events[i].revents;
                //  有新连接到来
                if (port == _listensock->Getsockfd()) // 说明是listen的文件描述符就绪了
                {
                    AcceptListen();
                }
                else // 说明是普通的文件描述符就绪了
                {
                    ServiceIO(i);
                }
            }
        }
    }
    void Start()
    {
        while (true)
        {
            int n = poll(_events, gdefaultnum, -1);
            if (n > 0)
            {
                LOG(INFO, "have Event Happen...");
                HanderEvent();
            }
            else if (n == 0) // 超时
            {
                LOG(INFO, "time out...");
                continue;
            }
            else // 出错了
            {
                LOG(WARNING, "poll error...");
                continue;
            }
        }
    }
    ~PollServer()
    {
    }
private:
    uint16_t _port;
    std::unique_ptr<Socket> _listensock;

    struct pollfd _events[gdefaultnum];
};

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