I/O多路复用详解（二）

孔令春 posted @ 2009年10月15日 20:57 in 内功修行 with tags pselect poll , 418 阅读

 2、pselect函数

     pselect函数是由POSIX发明的，如今许多Unix变种都支持它。 

#include <sys/select.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>

int pselect( int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timespec *timeout, const sigset_t *sigmask);
               返回：就绪描述字的个数，0－超时，-1－出错

pselect相对于通常的select有两个变化：

1、pselect使用timespec结构，而不使用timeval结构。timespec结构是POSIX的又一个发明。

     struct timespec{

            time_t tv_sec;     //seconds

            long    tv_nsec;    //nanoseconds

     };

     这两个结构的区别在于第二个成员：新结构的该成员tv_nsec指定纳秒数，而旧结构的该成员tv_usec指定微秒数。

2、pselect函数增加了第六个参数：一个指向信号掩码的指针。该参数允许程序先禁止递交某些信号，再测试由这些当前被禁止的信号处理函数设置的全局变量，然后调用pselect，告诉它重新设置信号掩码。

      关于第二点，考虑下面的例子，这个程序的SIGINT信号处理函数仅仅设置全局变量intr_flag并返回。如果我们的进程阻塞于select调用，那么从信号处理函数的返回将导致select返回EINTR错误。然而调用select时，代码看起来大体如下：

if ( intr_flag )
   handle_intr();

if ( (nready = select(...)) < 0 )
{
   if ( errno == EINTR )
   {
      if ( intr_flag )
         handle_intr();
   }
   ...
}

    问题是在测试intr_flag和调用select之间如果有信号发生，那么要是select永远阻塞，该信号就会丢失。有了pselect后，我们可以如下可靠地编写这个例子的代码：

sigset_t newmask, oldmask, zeromask;

sigemptyset(&zeromask);
sigemptyset(&newmask);
sigaddset(&newmask, SIGINT);

sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask); //block SIGINT
if (intr_flag)
   handle_intr();

if ( (nready = pselect(...,&zeromask)) < 0 )
{
    if ( errno == EINTR)
    {
       if (intr_flag)
           handle_intr();
    }
    ...
}

       在测试intr_flag变量之前，我们阻塞SIGINT。当pselect被调用时，它先以空集（zeromask）取代进程的信号掩码，再检查描述字，并可能进入睡眠。然而当pselect函数返回时，进程的信号掩码又被重置为调用pselect之前的值（即SIGINT被阻塞）。

 

 3、poll函数

      poll函数起源于SVR3，最初局限于流设备。SVR4取消了这种限制，允许poll工作在任何描述字上。poll提供的功能与select类似，不过在处理流设备时，它能够提供额外的信息。

#include <poll.h>

int poll( struct pollfd *fdarray, unsigned long nfds, int timeout);
               返回：就绪描述字的个数，0－超时，-1－出错

      第一个参数是指向一个结构数组第一个元素的指针。每个数组元素都是一个pollfd结构，用于指定测试某个给定描述字fd的条件。

           struct pollfd{

                    int fd;              //descriptor to check

                    short events;    //events of interest on fd

                    short revents;   //events that occurred on fd 

            };

       要测试的条件由events成员指定，而返回的结果则在revents中存储。常用条件及含意说明如下：

poll函数可用的测试值

常量	说明
POLLIN	普通或优先级带数据可读
POLLRDNORM	普通数据可读
POLLRDBAND	优先级带数据可读
POLLPRI	高优先级数据可读
POLLOUT	普通数据可写
POLLWRNORM	普通数据可写
POLLWRBAND	优先级带数据可写
POLLERR	发生错误
POLLHUP	发生挂起
POLLNVAL	描述字不是一个打开的文件

 注意：后三个只能作为描述字的返回结果存储在revents中，而不能作为测试条件用于events中。

 

     第二个参数nfds是用来指定数组fdarray的长度。

     最后一个参数timeout是指定poll函数返回前等待多长时间。它的取值如下：

timeout值	说明
INFTIM	永远等待
0	立即返回，不阻塞进程
＞0	等待指定数目的毫秒数

    一个使用poll的网络程序例子:

/**
  *TCP回射服务器的服务端程序
  */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <poll.h>   //for poll

#define LISTENQ 1024
#define MAXLINE 1024
#define OPEN_MAX 50000
#define SERVER_PORT 3333

#ifndef INFTIM     /*按照书上解释：POSIX规范要求INFTIM在头文件<poll.h>中定义，不过*/
#define INFTIM -1  /*许多系统仍然把它定义在头文件<sys/stropts.h>中，但是经过我的测试*/
#endif             /*即使都包含这两个文件，编译器也找不到，不知何解。索性自己定义了。*/

int main( int argc, char *argv[])
{
    int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd;
    int nready;
    ssize_t n;
    socklen_t clilen;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    struct hostent  *hp;
    char buf[BUFSIZ];
    struct pollfd client[OPEN_MAX]; /*用于poll函数第一个参数的数组*/

    if ( argc != 2 )
    {
        printf ( "Please input %s <hostname>/n" , argv[0]);
        exit (1);
    }

    //创建socket
    if ( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0)) < 0 )
    {
        printf ( "Create socket error!/n" );
        exit (1);
    }

    //设置服务器地址结构
    bzero(&servaddr, sizeof (servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    if ( (hp = gethostbyname(argv[1])) != NULL )
    {
        bcopy(hp->h_addr, ( struct sockaddr*)&servaddr.sin_addr, hp->h_length);
    }
    else if (inet_aton(argv[1], &servaddr.sin_addr) < 0 )
    {
        printf ( "Input Server IP error!/n" );
        exit (1);
    }
    servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    //绑定地址
    if ( bind(listenfd, ( struct sockaddr*)&servaddr, sizeof (servaddr)) < 0 )
    {
        printf ( "IPaddress bound failure!/n" );
        exit (1);
    }

    //开始监听
    listen(listenfd, LISTENQ);

    client[0].fd = listenfd;         /*将数组中的第一个元素设置成监听描述字*/

    client[0].events = POLLIN;  /*将测试条件设置成普通或优先级带数据可读，此处书中为POLLRDNORM，
                                      但是怎么也编译不过去 ，编译器就是找不到，所以就临时改成了POLLIN这个条件，
                                      希望以后能弄清楚。
                                     */

    for (i = 1;i < OPEN_MAX; ++i)     /*数组中的其它元素将暂时设置成不可用*/
        client[i].fd = -1;
    maxi = 0;

    while (1)
    {
        nready = poll(client, maxi+1,INFTIM); //将进程阻塞在poll上
        if ( client[0].revents & POLLIN /*POLLRDNORM*/ ) /*先测试监听描述字*/
        {
            connfd = accept(listenfd,( struct sockaddr*)&servaddr, &clilen);
            for (i = 1; i < OPEN_MAX; ++i)
                if ( client[i].fd < 0 )
                {
                    client[i].fd = connfd;  /*将新连接加入到测试数组中*/
                    client[i].events = POLLIN; //POLLRDNORM; /*测试条件普通数据可读*/
                    break ;
                }
            if ( i == OPEN_MAX )
            {
                printf ( "too many clients" ); //连接的客户端太多了，都达到最大值了
                exit (1);
            }

            if ( i > maxi )
                maxi = i;  //maxi记录的是数组元素的个数

            if ( --nready <= 0 )
                continue ;   //如果没有可读的描述符了，就重新监听连接
        }

        for (i = 1; i <= maxi; i++)  /*测试除监听描述字以后的其它连接描述字*/
        {
            if ( (sockfd = client[i].fd) < 0) /*如果当前描述字不可用，就测试下一个*/
                continue ;

            if (client[i].revents & (POLLIN /*POLLRDNORM*/ | POLLERR)) /*如果当前描述字返回的是普通数据可读或出错条件*/
            {
                if ( (n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) < 0) //从套接口中读数据
                {
                    if ( errno == ECONNRESET) //如果连接断开，就关闭连接，并设当前描述符不可用
                    {
                        close(sockfd);
                        client[i].fd = -1;
                    }
                    else
                        perror ( "read error" );
                }
                else if (n == 0) //如果数据读取完毕，关闭连接，设置当前描述符不可用
                {
                    close(sockfd);
                    client[i].fd = -1;
                }
                else
                    write(sockfd, buf, n); //打印数据

                if (--nready <= 0)
                    break ;

            }
        }
    }

    exit (0);
}