【网络编程】poll

主旨思想

• 用一个结构体记录文件描述符集合，并记录用户态状态和内核态状态

函数说明

• 概览

#include <poll.h> 
struct pollfd { int fd; /* 委托内核检测的文件描述符 */ short events; /* 委托内核检测文件描述符的什么事件 */ short revents; /* 文件描述符实际发生的事件 */ 
};int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

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

          通过man poll查看帮助
          参数
               fds：是一个struct pollfd 结构体数组，这是一个需要检测的文件描述符的集合
               nfds：这个是第一个参数数组中最后一个有效元素的下标 + 1
               timeout：阻塞时长
                         0：不阻塞
                        -1：阻塞，当检测到需要检测的文件描述符有变化，解除阻塞
                       >0：具体的阻塞时长(ms)
         返回值
              -1：失败
              >0(n)：检测的集合中有n个文件描述符发生了变化

events及revents取值，如果有多个事件需要检测，用|即可，如同时检测读和写：POLLIN|POLLOUT

代码实现

注意事项

• nfds表示的监听文件描述符的下标，所以在遍历时，需要使用fds[i].fd取得相应的文件描述符
• 如何优雅的更新nfds?代码中使用连接的文件描述符作为替代更新

服务器端：
 

#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>#define SERVERIP "127.0.0.1"
#define PORT 6789int main()
{// 1. 创建socket（用于监听的套接字）int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (listenfd == -1) {perror("socket");exit(-1);}// 2. 绑定struct sockaddr_in server_addr;server_addr.sin_family = PF_INET;// 点分十进制转换为网络字节序inet_pton(AF_INET, SERVERIP, &server_addr.sin_addr.s_addr);// 服务端也可以绑定0.0.0.0即任意地址// server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;server_addr.sin_port = htons(PORT);int ret = bind(listenfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));if (ret == -1) {perror("bind");exit(-1);}// 3. 监听ret = listen(listenfd, 8);if (ret == -1) {perror("listen");exit(-1);}struct pollfd fds[1024];// 初始化for (int i = 0; i < 1024; i++) {fds[i].fd = -1;fds[i].events = POLLIN;}// 将监听文件描述符加入fds[0].fd = listenfd;int nfds = 0;// 不断循环等待客户端连接while (1) {// 使用poll，设置为永久阻塞，有文件描述符变化才返回int num = poll(fds, nfds + 1, -1);if (num == -1) {perror("poll");exit(-1);} else if (num == 0) {// 当前无文件描述符有变化，执行下一次遍历// 在本次设置中无效（因为select被设置为永久阻塞）continue;} else {// 首先判断监听文件描述符是否发生改变（即是否有客户端连接）if (fds[0].revents & POLLIN) {// 4. 接收客户端连接struct sockaddr_in client_addr;socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);int connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);if (connfd == -1) {perror("accept");exit(-1);}// 输出客户端信息，IP组成至少16个字符（包含结束符）char client_ip[16] = {0};inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr.s_addr, client_ip, sizeof(client_ip));unsigned short client_port = ntohs(client_addr.sin_port);printf("ip:%s, port:%d\n", client_ip, client_port);// 遍历集合, 将新的需要监听的文件描述符加入集合for (int i = 1; i < 1024; i++) {if (fds[i].fd == -1) {fds[i].fd = connfd;fds[i].events = POLLIN;break;}}// 更新最大的监听文件描述符集合下标// 存在问题：使用文件描述符替代最大对应下标nfds = nfds > connfd ? nfds : connfd;}// 遍历集合判断是否有变动，如果有变动，那么通信char recv_buf[1024] = {0};for (int i = 1; i <= nfds; i++) {if (fds[i].fd != -1 && fds[i].revents & POLLIN) {ret = read(fds[i].fd, recv_buf, sizeof(recv_buf));if (ret == -1) {perror("read");exit(-1);} else if (ret > 0) {printf("recv server data : %s\n", recv_buf);write(fds[i].fd, recv_buf, strlen(recv_buf));} else {// 表示客户端断开连接printf("client closed...\n");close(fds[i].fd);fds[i].fd = -1;break;}}}}}close(listenfd);return 0;
}

客户端：

#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>#define SERVERIP "127.0.0.1"
#define PORT 6789int main()
{// 1. 创建socket（用于通信的套接字）int connfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (connfd == -1) {perror("socket");exit(-1);}// 2. 连接服务器端struct sockaddr_in server_addr;server_addr.sin_family = PF_INET;inet_pton(AF_INET, SERVERIP, &server_addr.sin_addr.s_addr);server_addr.sin_port = htons(PORT);int ret = connect(connfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));if (ret == -1) {perror("connect");exit(-1);}// 3. 通信char recv_buf[1024] = {0};while (1) {// 发送数据char *send_buf = "client message";write(connfd, send_buf, strlen(send_buf));// 接收数据ret = read(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf));if (ret == -1) {perror("read");exit(-1);} else if (ret > 0) {printf("recv server data : %s\n", recv_buf);} else {// 表示客户端断开连接printf("client closed...\n");}// 休眠的目的是为了更好的观察，放在此处可以解决read: Connection reset by peer问题sleep(1);}// 关闭连接close(connfd);return 0;
}

存在问题(缺点)

• 缺点同select第一点和第二点(如下)，即解决了第三点和第四点
• 每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大
• 同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大