(摘)I/O多路复用详解(一)
(转)I/O多路复用详解(三)

(摘)I/O多路复用详解(二)

孔令春 posted @ 2009年10月15日 09:57 in 网络安全 with tags pselect poll , 5764 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);
}

 

 注:本章内容摘自<Unix 网络编程>第六章。

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