poll函数实现多路IO转接设计思路

一、实现思路

1、服务器

1）socket()
2）bind()
3）listen()
4）struct pollfd client[OPEN_MAX]; //创建poll所需的结构体。
5）设置client[0], 首要监听的是，服务器事件，等待客服端连接。
6）poll()，循环阻塞监听客户端连接请求。
7）此案例中，只判断读事件。

2、客户端

1）socket() 创建socket。
2）connect() 与服务器建立连接。
3）write() 写数据到socket的写缓冲，将数据发送到服务器。
4）read() 读数据。
5）显示读取结果。
6）close() 关闭fd。

3、相关数据结构和函数

1）struct pollfd结构体

struct pollfd {
int fd; /* 文件描述符 /
short events; / 等待的事件 /
short revents; / 实际发生了的事件 */
};

• fd：待监听的文件描述符；
• events：待监听的文件描述符对应的监听事件。取值: POLLIN 、POLLOUT、POLLERR。
• revents：传入时，给0。如果满足对应事件的话，返回非0，值为POLLIN 、POLLOUT、POLLERR。

2）poll 函数

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

• 参数1：传入struct pollfd结构体数组

• 参数2：监听数组的个数，实际有效监听个数。

• 参数3：>0:超时时长。单位：毫秒；-1：阻塞等待；0：不阻塞。

• 返回值：返回满足对应监听事件的文件描述符总个数。

4、poll总结

1）优点：

• 自带数组结构，可以将监听事件集合和返回事件集合分离。
• 拓展监听上限。超出1024限制。

2）缺点：

• 不能跨平台。
• 无法直接定位满足监听事件的文件描述符，需要循环查询，编码难度大。

二、详细代码

1、服务器

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include "wrap.h"

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000
#define OPEN_MAX 1024

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i, j, maxi, listenfd, connfd, sockfd;
    int nready;                                 /*接收poll返回值, 记录满足监听事件的fd个数*/
    ssize_t n;

    char buf[MAXLINE], str[INET_ADDRSTRLEN];
    socklen_t clilen;
    struct pollfd client[OPEN_MAX];
    struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;

    listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    int opt = 1;
    setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    Bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    Listen(listenfd, 128);

    client[0].fd = listenfd;                    /* 要监听的第一个文件描述符 存入client[0]*/
    client[0].events = POLLIN;                  /* listenfd监听普通读事件 */

    for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++)
        client[i].fd = -1;                      /* 用-1初始化client[]里剩下元素 0也是文件描述符,不能用 */

    maxi = 0;                                   /* client[]数组有效元素中最大元素下标 */

    for ( ; ; ) {
        nready = poll(client, maxi+1, -1);      /* 阻塞监听是否有客户端链接请求 */

        if (client[0].revents & POLLIN) {       /* listenfd有读事件就绪 */

            clilen = sizeof(cliaddr);
            connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);/* 接收客户端请求 Accept 不会阻塞 */
            printf("received from %s at PORT %d\n",
                    inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
                    ntohs(cliaddr.sin_port));

            for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++)
                if (client[i].fd < 0) {
                    client[i].fd = connfd;      /* 找到client[]中空闲的位置,存放accept返回的connfd */
                    break;
                }

            if (i == OPEN_MAX)                  /* 达到了最大客户端数 */
                perr_exit("too many clients");

            client[i].events = POLLIN;          /* 设置刚刚返回的connfd,监控读事件 */
            if (i > maxi)
                maxi = i;                       /* 更新client[]中最大元素下标 */
            if (--nready <= 0)
                continue;                       /* 没有更多就绪事件时,继续回到poll阻塞 */
        }

        for (i = 1; i <= maxi; i++) {           /* 前面的if没满足,说明没有listenfd满足. 检测client[] 看是那个connfd就绪 */
            if ((sockfd = client[i].fd) < 0)
                continue;

            if (client[i].revents & POLLIN) {

                if ((n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) < 0) {
                    /* connection reset by client */
                    if (errno == ECONNRESET) {  /* 收到RST标志 */
                        printf("client[%d] aborted connection\n", i);
                        Close(sockfd);
                        client[i].fd = -1;      /* poll中不监控该文件描述符,直接置为-1即可,不用像select中那样移除 */
                    } else
                        perr_exit("read error");

                } else if (n == 0) {            /* 说明客户端先关闭链接 */
                    printf("client[%d] closed connection\n", i);
                    Close(sockfd);
                    client[i].fd = -1;
                } else {
                    for (j = 0; j < n; j++)
                        buf[j] = toupper(buf[j]);
                    Writen(sockfd, buf, n);
                }
                if (--nready <= 0)
                    break;
            }
        }
    }
    return 0;
}

2、客户端

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include "wrap.h"

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buf[MAXLINE];
    int sockfd, n;

    sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    Connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {
        Write(sockfd, buf, strlen(buf));
        n = Read(sockfd, buf, MAXLINE);

        if (n == 0) {
            printf("the other side has been closed.\n");
            break;
        } else
            Write(STDOUT_FILENO, buf, n);
    }

    Close(sockfd);

    return 0;
}

三、测试