lv8 嵌入式开发-网络编程开发 16 多路复用poll函数
目录
1 多路复用的多种实现方式
2 poll
2.1 poll 函数应用
3 epoll 函数族（效率最高）
3.1 epoll_create 创建epoll句柄
3.2 epoll_ctl epoll句柄控制接口
3.3 epoll_wait 等待 epoll 文件描述符上的 I/O 事件
3.4 epoll 函数应用
1 多路复用的多种实现方式
2 poll
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
struct pollfd {
int d; /* 文件描述符 */
short events; /* 请求的事件 */
short revents; /* 返回的事件 */
};
poll() 函数是一个系统调用，用于监视一组文件描述符，等待其中的一个或多个文件描述符变为就绪状态，从而进行读写操作。它与 select() 类似，但 poll() 没有最大文件描述符数量的限制，并且更加高效。以下是参数的含义：
fds：指向pollfd结构体数组的指针，其中存放了需要监视的文件描述符和每个文件描述符所关注的事件。nfds：文件描述符的数量。timeout：超时时间（单位是毫秒），如果为 0 表示立即返回，如果为 -1 表示永远等待。
poll() 的返回值表示就绪的文件描述符数量，如果返回值为 0，则表示超时。如果返回值为 -1，则表示发生错误，此时可以使用 errno 查看具体的错误信息。
事件类型 events：
- POLLIN：有数据可读
- POLLPRI：有紧急数据需要读取
- POLLOUT: 文件可写
- .....
2.1 poll 函数应用
server.c
#include "net.h"
#include
#define MAX_SOCK_FD 1024
int main(int argc, char *argv[])
{
int i, j, fd, newfd;
nfds_t nfds = 1;
struct pollfd fds[MAX_SOCK_FD] = {};
Addr_in addr;
socklen_t addrlen = sizeof(Addr_in);
/*检查参数，小于3个 直接退出进程*/
Argment(argc, argv);
/*创建已设置监听模式的套接字*/
fd = CreateSocket(argv);
fds[0].fd = fd;
fds[0].events = POLLIN;
while(1){
if( poll(fds, nfds, -1) < 0)
ErrExit("poll");
for(i = 0; i < nfds; i++){
/*接收客户端连接，并生成新的文件描述符*/
if(fds[i].fd == fd && fds[i].revents & POLLIN){ //判断服务端的fd是否有数据到来即第0个，并且文件描述符是数据可读，那么再执行把客户端接进来
if( (newfd = accept(fd, (Addr *)&addr, &addrlen) ) < 0)
perror("accept");
fds[nfds].fd = newfd; //加入检查列表
fds[nfds++].events = POLLIN;
printf("[%s:%d][nfds=%lu] connection successful.\n",
inet_ntoa(addr.sin_addr), ntohs(addr.sin_port), nfds);
}
/*处理客户端数据*/
if(i > 0 && fds[i].revents & POLLIN){ //服务端不算，需要1开始
if(DataHandle(fds[i].fd) <= 0){
if( getpeername(fds[i].fd, (Addr *)&addr, &addrlen) < 0)
perror("getpeername");
printf("[%s:%d][fd=%d] exited.\n",
inet_ntoa(addr.sin_addr), ntohs(addr.sin_port), fds[i].fd);
close(fds[i].fd);
for(j=i; j socket.c
#include "net.h"
void Argment(int argc, char *argv[]){
if(argc < 3){
fprintf(stderr, "%s\n", argv[0]);
exit(0);
}
}
int CreateSocket(char *argv[]){
/*创建套接字*/
int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd < 0)
ErrExit("socket");
/*允许地址快速重用*/
int flag = 1;
if( setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag) ) )
perror("setsockopt");
/*设置通信结构体*/
Addr_in addr;
bzero(&addr, sizeof(addr) );
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
/*绑定通信结构体*/
if( bind(fd, (Addr *)&addr, sizeof(Addr_in) ) )
ErrExit("bind");
/*设置套接字为监听模式*/
if( listen(fd, BACKLOG) )
ErrExit("listen");
return fd;
}
int DataHandle(int fd){
char buf[BUFSIZ] = {};
Addr_in peeraddr;
socklen_t peerlen = sizeof(Addr_in);
if( getpeername(fd, (Addr *)&peeraddr, &peerlen) )
perror("getpeername");
int ret = recv(fd, buf, BUFSIZ, 0);
if(ret < 0)
perror("recv");
if(ret > 0){
printf("[%s:%d]data: %s\n",
inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port), buf);
}
return ret;
}
net.h
#ifndef _NET_H_
#define _NET_H_
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
typedef struct sockaddr Addr;
typedef struct sockaddr_in Addr_in;
#define BACKLOG 5
#define ErrExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while(0)
void Argment(int argc, char *argv[]);
int CreateSocket(char *argv[]);
int DataHandle(int fd);
#endif
3 epoll 函数族（效率最高）
/*创建epoll句柄*/
int epoll_create(int size); //size参数实际上已经被弃用
/*epoll句柄的控制接口*/
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd,
struct epoll_event *event);
/*等待 epoll 文件描述符上的 I/O 事件*/
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout);
3.1 epoll_create 创建epoll句柄
int epoll_create(int size); //size参数实际上已经被弃用
epoll_create() 函数用于创建一个 epoll 实例，并返回一个与该实例相关联的文件描述符。以下是参数的含义：
size：已经被弃用，原本用于指定 epoll 实例的大小，但在内核版本2.6.8之后不再使用。
epoll_create() 的返回值为一个非负整数，表示与 epoll 实例相关联的文件描述符。如果返回值为 -1，则表示创建失败，此时可以使用 errno 查看具体的错误信息。
调用成功后，可以使用返回的文件描述符进行后续的操作，如注册、修改、等待文件描述符上的事件等。
3.2 epoll_ctl epoll句柄控制接口
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd,
struct epoll_event *event);epoll_ctl() 函数用于向 epoll 实例中注册、修改或删除文件描述符的事件。它是 epoll 系统调用的控制接口。以下是参数的含义：
epfd：epoll 实例的文件描述符，通过epoll_create()创建。op：操作类型，可以是以下几种值之一：EPOLL_CTL_ADD：将文件描述符fd添加到 epoll 实例中，并关联一个事件结构。EPOLL_CTL_MOD：修改文件描述符fd在 epoll 实例中关联的事件结构。EPOLL_CTL_DEL：从 epoll 实例中移除文件描述符fd。
fd：需要注册、修改或删除的文件描述符。event：指向struct epoll_event结构体的指针，用于指定文件描述符关心的事件类型。
epoll_ctl() 的返回值为 0 表示操作成功，-1 表示操作失败，此时可以使用 errno 查看具体的错误信息。
epoll_event结构体
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll events 用来描述文件描述符上发生的事件*/
epoll_data_t data; /* User data variable 可以用来存储与该事件相关的用户数据信息。*/
};
- EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端 SOCKET 正常关闭）；
- EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
- EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
- EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
- EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
- EPOLLET ：将 EPOLL 设为边缘触发(Edge Trigger)模式，这是相对于水平触发(Level Trigger)来说的。
- EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个 socket 的话，需要再次把这个 socket 加入到 EPOLL 队列里
3.3 epoll_wait 等待 epoll 文件描述符上的 I/O 事件
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout);
epoll_wait() 函数用于等待 epoll 实例中的文件描述符上发生事件，它会一直阻塞直到至少有一个文件描述符发生就绪事件。以下是参数的含义：
epfd：epoll 实例的文件描述符，通过epoll_create()创建。events：指向struct epoll_event结构体数组的指针，用于返回触发事件的文件描述符信息。maxevents：表示events数组的最大大小，即最多可以返回多少个事件。timeout：超时时间（单位是毫秒），如果为 0 表示立即返回，如果为 -1 表示永远等待。
epoll_wait() 的返回值表示就绪的文件描述符数量，如果返回值为 0，则表示超时。如果返回值为 -1，则表示发生错误，此时可以使用 errno 查看具体的错误信息。在成功返回时，events 数组被填充了触发事件的文件描述符信息。
3.4 epoll 函数应用
server.c
#include "net.h"
#include
#define MAX_SOCK_FD 1024
int main(int argc, char *argv[])
{
int i, nfds, fd, epfd, newfd;
Addr_in addr;
socklen_t addrlen = sizeof(Addr_in);
struct epoll_event tmp, events[MAX_SOCK_FD] = {};
/*检查参数，小于3个 直接退出进程*/
Argment(argc, argv);
/*创建已设置监听模式的套接字*/
fd = CreateSocket(argv);
if( (epfd = epoll_create(1)) < 0) //参数1是无意义得
ErrExit("epoll_create");
tmp.events = EPOLLIN;
tmp.data.fd = fd;
if( epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &tmp) )
ErrExit("epoll_ctl");
while(1) {
if( (nfds = epoll_wait(epfd, events, MAX_SOCK_FD, -1) ) < 0)
ErrExit("epoll_wait");
printf("nfds = %d\n", nfds);
for(i = 0; i < nfds; i++) {
if(events[i].data.fd == fd){
/*接收客户端连接，并生成新的文件描述符*/
if( (newfd = accept(fd, (Addr *)&addr, &addrlen) ) < 0)
perror("accept");
printf("[%s:%d] connection.\n", inet_ntoa(addr.sin_addr), ntohs(addr.sin_port) );
tmp.events = EPOLLIN;
tmp.data.fd = newfd;
if( epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, newfd, &tmp) )
ErrExit("epoll_ctl");
}else{/*处理客户端数据*/
if(DataHandle(events[i].data.fd) <= 0){
if( epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, events[i].data.fd, NULL) )
ErrExit("epoll_ctl");
if( getpeername(events[i].data.fd, (Addr *)&addr, &addrlen) )
perror("getpeername");
printf("[%s:%d] exited.\n", inet_ntoa(addr.sin_addr), ntohs(addr.sin_port) );
close(events[i].data.fd);
}
}
}
}
close(epfd);
close(fd);
return 0;
}
socket.c
#include "net.h"
void Argment(int argc, char *argv[]){
if(argc < 3){
fprintf(stderr, "%s\n", argv[0]);
exit(0);
}
}
int CreateSocket(char *argv[]){
/*创建套接字*/
int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd < 0)
ErrExit("socket");
/*允许地址快速重用*/
int flag = 1;
if( setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag) ) )
perror("setsockopt");
/*设置通信结构体*/
Addr_in addr;
bzero(&addr, sizeof(addr) );
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
/*绑定通信结构体*/
if( bind(fd, (Addr *)&addr, sizeof(Addr_in) ) )
ErrExit("bind");
/*设置套接字为监听模式*/
if( listen(fd, BACKLOG) )
ErrExit("listen");
return fd;
}
int DataHandle(int fd){
char buf[BUFSIZ] = {};
Addr_in peeraddr;
socklen_t peerlen = sizeof(Addr_in);
if( getpeername(fd, (Addr *)&peeraddr, &peerlen) )
perror("getpeername");
int ret = recv(fd, buf, BUFSIZ, 0);
if(ret < 0)
perror("recv");
if(ret > 0){
printf("[%s:%d]data: %s\n",
inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port), buf);
}
return ret;
}
net.h
#ifndef _NET_H_
#define _NET_H_
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
typedef struct sockaddr Addr;
typedef struct sockaddr_in Addr_in;
#define BACKLOG 5
#define ErrExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while(0)
void Argment(int argc, char *argv[]);
int CreateSocket(char *argv[]);
int DataHandle(int fd);
#endif