Linux网络编程【七】：TCP协议高性能服务器(http)模型之I/O多路转接poll

旧城等待， 2022-06-14 06:38 162阅读 0赞

poll：poll的实现和select非常相似，只是描述fd集合的方式不同，poll使用pollfd结构而不是select的fd\_set结构，其他的都差不多。

不同与select使⽤三个位图来表⽰三个fdset的⽅式，poll使⽤⼀个 pollfd的指针实现

![SouthEast][]

该函数允许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发生，并只在有一个或多个事件发生或经历一段指定的时间后才唤醒它

![SouthEast 1][]

pollfd结构包含了要监视的event和发生的event，不再使用select“参数-值”传递的⽅式。同时，pollfd并没有最大数量限制（但是数量过大后性能也是会下降）。 和select函数⼀样，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符。从上面看，select和poll都需要在返回后，通过遍历文件描述符来获取已经就绪的socket。事实上，同时连接的大量客户端在⼀时刻可能只有很少的处于就绪状态，因此随着监视的描述符数量的增长，其效率也会线性下降。

参数说明：

fds：是一个struct pollfd结构类型的数组，用于存放需要检测其状态的Socket描述符；  
每当调用这个函数之后，系统不会清空这个数组，操作起来比较方便；特别是对于socket连接比较多的情况下，在一定程度上可以提高处理的效率；这一点与select()函数不同，调用select()函数之后，select()函数会清空它所检测的socket描述符集合，导致每次调用select()之前都必须把socket描述符重新加入到待检测的集合中；因此，select()函数适合于只检测一个socket描述符的情况，而poll()函数适合于大量socket描述符的情况；  
nfds：nfds\_t类型的参数，用于标记数组fds中的结构体元素的总数量；  
timeout：是poll函数阻塞的时间，单位：毫秒；  
如果timeout==0，那么poll() 函数立即返回而不阻塞  
如果timeout==INFTIM，即负数，那么poll() 函数会一直阻塞下去，直到所检测的socket描述符上的感兴趣的事件发生是才返回，如果感兴趣的事件永远不发生，那么poll()就会永远阻塞下去；  
poll()函数会以轮询方式在timeout所指定的毫秒时间长度之后返回  
返回值:  
>0：数组fds中准备好读、写或出错状态的那些socket描述符的总数量；  
==0：数组fds中没有任何socket描述符准备好读、写，或出错；此时poll超时，超时时间是timeout毫秒  
\-1： poll函数调用失败，同时会自动设置全局变量errno；

其中结构体struct pollfd 中 参数 events设置：

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poll优缺点：

优点：改善了select中连接数受限，不再受限

缺点：与select的后两点类似，poll仍然需要将pollfd数组拷贝到内核空间，之后依次扫描fd的状态，整体复杂度依然是O（n）的，在并发量大的情况下服务器性能会快速下降。

测试结果：

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服务器具体实现代码：

/*************************************************************************
    	> File Name: my_poll.c
    	> Author: liumin
    	> Mail: 1106863227@qq.com 
    	> Created Time: Mon 12 Jun 2017 03:12:01 PM CST
     ************************************************************************/
    
    #include<stdio.h>
    #include<string.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<sys/types.h>
    #include<sys/socket.h>
    #include<netinet/in.h>
    #include<arpa/inet.h>
    #include<sys/stat.h>
    #include<poll.h>
    
    #define _SIZE 1024
    struct pollfd arr_pollfd[_SIZE];
    
    static void Usage(char* proc)
    {
    	printf("Usage : %s [local_ip] [local_port]\n", proc);
    }
    
    int startup(const char* _ip, int _port)
    {
    	int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    	if(sock < 0)
    	{
    		perror("socket");
    		return 2;
    	}
    
    	int opt = 1;
        setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
    
    	struct sockaddr_in local;
    	local.sin_family = AF_INET;
    	local.sin_port = htons(_port);
    	local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip);
    
    	if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0)
    	{
    		perror("bind");
    		return 3;
    	}
    
    	if(listen(sock, 10) < 0)
    	{
    		perror("listen");
    		return 4;
    	}
    
    	return sock;
    }
    
    int main(int argc, char* argv[])
    {
    	if(argc != 3)
    	{
    		Usage(argv[0]);
    		return 1;
    	}
    
    	int listen_sock = startup(argv[1], atoi(argv[2]));
    
        arr_pollfd[0].fd = listen_sock;//将负责监听连接的fd注册事件
    	arr_pollfd[0].events = POLLIN;
    	int i = 1;
    	//初始化数组中的描述符
    	for(;i < _SIZE ;i++)
    	{
    		arr_pollfd[i].fd = -1;
    	}
    	int timeout = -1;//设置超时时间
    	int nums = 0;
    	while(1)
    	{
    		switch(nums = poll(arr_pollfd, _SIZE, timeout))
    		{
    			case -1:
    				perror("poll");
    				break;
    			case 0:
    				printf("timeout...\n");
    				break;
    			default:
    				{
    					int k = 0;
    					for(; k < _SIZE;k++)
    					{
    						char buf[10240];
    						if(arr_pollfd[k].fd == listen_sock && arr_pollfd[k].revents & POLLIN)
    						{
    							struct sockaddr_in client;
    							socklen_t len = sizeof(client);
                                //接受返回连接 listen_sock == arr_pollfd[0].fd
    							int new_sock = accept(arr_pollfd[k].fd, (struct sockaddr*)&client, &len);
    							if(new_sock < 0)
    							{
    								perror("accept");
    								continue;
    							}
    
    							printf("get a new connect : ip %s , port %d \n",\
    									inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));
                                //将新的描述符（new_sock）添加进数组中
    							int j = 1;
    							for(; j < _SIZE;j++)
    							{
    								if(arr_pollfd[j].fd < 0)
    								{
    									arr_pollfd[j].fd = new_sock;
    									arr_pollfd[j].events = POLLIN;
    									break;
    								}
    							}
    							if(j == _SIZE)
    							{
    								printf("超出连接数！！！\n");
    								close(new_sock);
    								return 5;
    							}
    						}//if
    						else if(arr_pollfd[k].fd > 0)
    						{
    							//连接事件就绪
    							if(arr_pollfd[k].revents & POLLIN)
    							{
    								//char buf[1024];
    								ssize_t s = read(arr_pollfd[k].fd, buf, sizeof(buf)-1);
    								if(s > 0)
    								{
    									buf[s] = 0;
                                        printf("client say # %s\n",buf);
    									arr_pollfd[k].events = POLLOUT;
    								}
    								else
    								{
    									printf("client quit!\n");
    									close(arr_pollfd[k].fd);
    									arr_pollfd[k].fd = -1;
    								}
    							}
    							else if(arr_pollfd[k].revents & POLLOUT)
    							{
    								//写事件就绪
    								const char* msg = "HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n<html><h1>Hello Poll!</h1></html>";
    								write(arr_pollfd[k].fd, msg, strlen(msg));
    								close(arr_pollfd[k].fd);
    								arr_pollfd[k].fd = -1;
    							}
    						}//else if
    					}//for
    				}//default
    				break;
    		}//switch
    	}//while
    	return 0;
    }

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[SouthEast 1]: /images/20220614/697b54f99efb45ce8b6e56f4960d9f35.png
[SouthEast 2]: /images/20220614/6082c55a5e6b4ce097b7327696247e0b.png
[SouthEast 3]: /images/20220614/75199e806e7848c2b037c6a82d237444.png
[SouthEast 4]: /images/20220614/2646dc09295246bf826c50223fb0f59e.png