Linux学习记录——사십이 高级IO（3）--- Poll型服务器

文章目录

  • 1、认识poll接口
  • 2、实现
  • 3、特点

1、认识poll接口

#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

// pollfd结构
struct pollfd 
{
	int fd; /* file descriptor */
	short events; /* requested events */
    short revents; /* returned events */
};

poll返回值和select一样，都是int，表示就绪的fd数量。timeout是一个输入型参数，单位是毫秒ms，为0表示非阻塞，小于0表示阻塞，大于0poll在这段时间内阻塞等待，如果一直没有事件就绪，那么超过时间就返回0。fds相当于一个数组，events是用户关心的fd上的事件，revents是内核告诉用户，关心的fd中哪些已经有事件就绪。

poll分离了输入参数和输出参数，这样就不需要在调用poll时进行重新设置了。

在这里插入图片描述

上图的事件其实都是宏，POLLIN表示读事件就绪，POLLOUT表示写事件就绪。

2、实现

基于上一篇select的代码来实现，代码只用到能够等待多个fd那里。基本代码

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <sys/poll.h>
#include "Sock.hpp"
#include "log.hpp"
#include "err.hpp"

const static int gport = 8888;

typedef int type_t;

class PollServer
{
    static const int N = (sizeof(fd_set) * 8);

public:
    PollServer(uint16_t port = gport) : port_(port) 
    {
    }
    void InitServer()
    {
        listensock_.Socket();
        listensock_.Bind(port_);
        listensock_.Listen();

        for (int i = 0; i < N; i++)
            fdarray_[i] = defaultfd;
    }
    void Accepter()
    {
        std::string clientip;
        uint16_t clientport;
        int sock = listensock_.Accept(&clientip, &clientport);
        if (sock < 0)
            return;
        logMessage(Debug, "[%s:%d], sock: %d", clientip.c_str(), clientport, sock);
        int pos = 1;
        for (; pos < N; pos++)
        {
            if (fdarray_[pos] == defaultfd)
                break;
        }
        if (pos >= N)
        {
            close(sock);
            logMessage(Warning, "sockfd array[] full");
        }
        else
        {
            fdarray_[pos] = sock;
        }
    }

    void HandlerEvent(fd_set &rfds)
    {
        for (int i = 0; i < N; i++)
        {
            if (fdarray_[i] == defaultfd)
                continue;

            if ((fdarray_[i] == listensock_.Fd()) && FD_ISSET(listensock_.Fd(), &rfds))
            {
                Accepter();
            }
            else if ((fdarray_[i] != listensock_.Fd()) && FD_ISSET(fdarray_[i], &rfds))
            {
                int fd = fdarray_[i];
                char buffer[1024];
                ssize_t s = recv(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
                if (s > 0)
                {
                    buffer[s-1] = 0;
                    std::cout << "client# " << buffer << std::endl;
                    std::string echo = buffer;
                    echo += " [select server echo]";
                    send(fd, echo.c_str(), echo.size(), 0);
                }
                else
                {
                    if (s == 0)
                        logMessage(Info, "client quit ..., fdarray_[i] -> defaultfd: %d->%d", fd, defaultfd);
                    else
                        logMessage(Warning, "recv error, client quit ..., fdarray_[i] -> defaultfd: %d->%d", fd, defaultfd);
                    close(fdarray_[i]);
                    fdarray_[i] = defaultfd;
                }
            }
        }
    }
    void Start()
    {
        fdarray_[0] = listensock_.Fd();
        while (true)
        {
            fd_set rfds;
            FD_ZERO(&rfds);
            int maxfd = fdarray_[0];
            for (int i = 0; i < N; i++)
            {
                if (fdarray_[i] == defaultfd)
                    continue;
                // 合法fd
                FD_SET(fdarray_[i], &rfds);
                if (maxfd < fdarray_[i])
                    maxfd = fdarray_[i];
            }

            int n = select(maxfd + 1, &rfds, nullptr, nullptr, nullptr);
            switch (n)
            {
            case 0:
                logMessage(Debug, "timeout, %d: %s", errno, strerror(errno));
                break;
            case -1:
                logMessage(Warning, "%d: %s", errno, strerror(errno));
                break;
            default:
                logMessage(Debug, "有一个就绪事件发生了: %d", n);
                HandlerEvent(rfds);
                DebugPrint();
                break;
            }
        }
    }
    void DebugPrint()
    {
        std::cout << "fdarray[]: ";
        for (int i = 0; i < N; i++)
        {
            if (fdarray_[i] == defaultfd)
                continue;
            std::cout << fdarray_[i] << " ";
        }
        std::cout << "\n";
    }
    ~PollServer()
    {
        listensock_.Close();
    }

private:
    uint16_t port_;
    Sock listensock_;
    type_t fdarray_[N];
};

改一下数组类型

typedef struct pollfd type_t;
type_t* fdarray_;

在构造函数那里初始化为nullptr，然后在初始化函数初始化

const static int gport = 8888;
const static int N = 4096;
const static short defaultevent = 0;

typedef struct pollfd type_t;

class PollServer
{
public:
    PollServer(uint16_t port = gport) : port_(port), fdarray_(nullptr)
    {
    }
    void InitServer()
    {
        listensock_.Socket();
        listensock_.Bind(port_);
        listensock_.Listen();
        fdarray_ = new type_t[N];
        for (int i = 0; i < N; i++)
        {
            fdarray_[i].fd = defaultfd;
            fdarray_[i].events = defaultevent;
            fdarray_[i].revents = defaultevent;
        }
    }

    ~PollServer()
    {
        listensock_.Close();
        if(fdarray_) delete []fdarray_;//判断不为空再delete
    }

start函数里这些不再需要

            fd_set rfds;
            FD_ZERO(&rfds);
            int maxfd = fdarray_[0].fd;
            for (int i = 0; i < N; i++)
            {
                if (fdarray_[i] == defaultfd)
                    continue;
                // 合法fd
                FD_SET(fdarray_[i], &rfds);
                if (maxfd < fdarray_[i])
                    maxfd = fdarray_[i];
            }


    void Start()
    {
        fdarray_[0].fd = listensock_.Fd();
        fdarray_[0].events = POLLIN;
        while (true)
        {
            int timeout = 1000;
            int n = poll(fdarray_, N, timeout);
            switch (n)
            {
            case 0:
                logMessage(Debug, "timeout, %d: %s", errno, strerror(errno));
                break;
            case -1:
                logMessage(Warning, "%d: %s", errno, strerror(errno));
                break;
            default:
                logMessage(Debug, "有一个就绪事件发生了: %d", n);
                HandlerEvent(rfds);
                DebugPrint();
                break;
            }
        }
    }

poll函数那里，第二个参数可以不传N，把要管理的fd都放到fdarray_最左侧排起来，第二个参数就可以只看这几个fd的个数。

其它函数更改一下

    void Accepter()
    {
        std::string clientip;
        uint16_t clientport;
        int sock = listensock_.Accept(&clientip, &clientport);
        if (sock < 0)
            return;
        logMessage(Debug, "[%s:%d], sock: %d", clientip.c_str(), clientport, sock);
        int pos = 1;
        for (; pos < N; pos++)
        {
            if (fdarray_[pos].fd == defaultfd)
                break;
        }
        if (pos >= N)
        {
            //可以先动态扩容，扩容失败再close
            close(sock);
            logMessage(Warning, "sockfd array[] full");
        }
        else
        {
            fdarray_[pos].fd = sock;
            fdarray_[pos].events = POLLIN;//可以设置成POLLIN / POLLOUT，也就是读写事件都关心
            fdarray_[pos].revents = defaultevent;
        }
    }

    void HandlerEvent()
    {
        for (int i = 0; i < N; i++)
        {
            int fd = fdarray_[i].fd;
            short revent = fdarray_[i].events;
            if (fd == defaultfd)
                continue;

            if ((fd == listensock_.Fd()) && (revent & POLLIN))//fd是需要的fd且读数据就绪
            {
                Accepter();
            }
            else if ((fd != listensock_.Fd()) && (revent & POLLIN))//fd不是我们要的，但读数据就绪
            {
                int fd = fdarray_[i].fd;
                char buffer[1024];
                ssize_t s = recv(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
                if (s > 0)
                {
                    buffer[s-1] = 0;
                    std::cout << "client# " << buffer << std::endl;
                    std::string echo = buffer;
                    echo += " [select server echo]";
                    send(fd, echo.c_str(), echo.size(), 0);
                }
                else
                {
                    if (s == 0)
                        logMessage(Info, "client quit ..., fdarray_[i] -> defaultfd: %d->%d", fd, defaultfd);
                    else
                        logMessage(Warning, "recv error, client quit ..., fdarray_[i] -> defaultfd: %d->%d", fd, defaultfd);
                    close(fd);
                    fdarray_[i].fd = defaultfd;
                    fdarray_[i].events = defaultevent;
                    fdarray_[i].revents = defaultevent;
                }
            }
        }
    }

makefile

pollserver:main.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11
.PHONY:clean
clean:
	rm -f pollserver

main.cc

#include "PollServer.hpp"
#include <memory>

int main()
{
    //fd_set fd;
    //std::cout << sizeof(fd) << std::endl;
    std::unique_ptr<PollServer> svr(new PollServer());
    svr->InitServer();
    svr->Start();
    return 0;
}

timeout改成-1就是阻塞了。现在这个服务器支持读，如果要支持写，在HandlerEvent函数里

              if (s > 0)
                {
                    buffer[s-1] = 0;
                    std::cout << "client# " << buffer << std::endl;
                    fdarray_[i].events |= POLLOUT;//也关心写事件
                    std::string echo = buffer;
                    echo += " [select server echo]";
                    send(fd, echo.c_str(), echo.size(), 0);
                }

3、特点

poll虽然相对于select简单了好多，不过poll也是以数组形式传多个fd，让操作系统去遍历所有fd，所以对于底层的消耗和select一样。但poll解决了fd上限少的问题，数组多大是用户决定的，而select自己就决定了一个fd_set，让用户只得用fd_set。当用户定的数组太大时，操作系统去遍历，效率也低。所以poll对于select，虽然看上去简单了一些，但放到实际中，文件逐渐增多，两者都不怎么样，不过poll写起来更简单。

select可以跨平台，poll不行。

本篇gitee

结束。

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