select 有一个缺点，那就是所支持的文件描述符的个数是有限的。在 Linux 系统中，select 的默认最大值为 1024。

poll 函数介绍

int poll(struct pollfd *fds, unsigned long nfds, int timeout); 
　　　
返回值：若有就绪描述符则为其数目，若超时则为0，若出错则为-1

`struct pollfd *fds`

pollfd 的数组

struct pollfd {
    int    fd;       /* file descriptor */
    short  events;   /* events to look for */
    short  revents;  /* events returned */
 };

fd: 描述符
events: 描述符上待检测的事件类型 (多个)
revents: poll 每次检测之后的结果不会修改原来的传入值，而是将结果保留在 revents 字段中，这样就不需要每次检测完都得重置待检测的描述字和感兴趣的事件

events 类型分类:

可读事件

#define POLLIN     0x0001    /* any readable data available */
#define POLLPRI    0x0002    /* OOB/Urgent readable data */
#define POLLRDNORM 0x0040    /* non-OOB/URG data available */
#define POLLRDBAND 0x0080    /* OOB/Urgent readable data */

一般我们在程序里面有 POLLIN 即可。套接字可读事件和 select 的 readset 基本一致，是系统内核通知应用程序有数据可以读，通过 read 函数执行操作不会被阻塞。

可写事件

#define POLLOUT    0x0004    /* file descriptor is writeable */
#define POLLWRNORM POLLOUT   /* no write type differentiation */
#define POLLWRBAND 0x0100    /* OOB/Urgent data can be written */

一般我们在程序里面统一使用 POLLOUT。套接字可写事件和 select 的 writeset 基本一致，是系统内核通知套接字缓冲区已准备好，通过 write 函数执行写操作不会被阻塞。

错误事件

没有办法通过 poll 向系统内核递交检测请求，只能通过“returned events”来加以检测

#define POLLERR    0x0008    /* 一些错误发送 */
#define POLLHUP    0x0010    /* 描述符挂起*/
#define POLLNVAL   0x0020    /* 请求的事件无效*/

nfds

描述的是数组 fds 的大小

timeout

描述了 poll 的行为

如果是一个 <0 的数，表示在有事件发生之前永远等待；
如果是 0，表示不阻塞进程，立即返回；
如果是一个 >0 的数，表示 poll 调用方等待指定的毫秒数后返回。

返回值

关于返回值，当有错误发生时，poll 函数的返回值为 -1；如果在指定的时间到达之前没有任何事件发生，则返回 0，否则就返回检测到的事件个数，也就是“returned events”中非 0 的描述符个数。

poll 优点

poll 函数有一点非常好，如果我们不想对某个 pollfd 结构进行事件检测，可以把它对应的 pollfd 结构的 fd 成员设置成一个负值。这样，poll 函数将忽略这样的 events 事件，检测完成以后，所对应的“returned events”的成员值也将设置为 0。

与 select 对比

和 select 函数对比一下，我们发现 poll 函数和 select 不一样的地方就是，在 select 里面，文件描述符的个数已经随着 fd_set 的实现而固定，没有办法对此进行配置；而在 poll 函数里，我们可以控制 pollfd 结构的数组大小，这意味着我们可以突破原来 select 函数最大描述符的限制，在这种情况下，应用程序调用者需要分配 pollfd 数组并通知 poll 函数该数组的大小。

基于 poll 的服务器程序

这个程序可以同时处理多个客户端连接，并且一旦有客户端数据接收后，同步地回显回去。

#define INIT_SIZE 128

int main(int argc, char **argv) {
    int listen_fd, connected_fd;
    int ready_number;
    ssize_t n;
    char buf[MAXLINE];
    struct sockaddr_in client_addr;

    listen_fd = tcp_server_listen(SERV_PORT);

    //初始化pollfd数组，这个数组的第一个元素是listen_fd，其余的用来记录将要连接的connect_fd
    struct pollfd event_set[INIT_SIZE];
    event_set[0].fd = listen_fd;
    event_set[0].events = POLLRDNORM;

    // 用-1表示这个数组位置还没有被占用
    int i;
    for (i = 1; i < INIT_SIZE; i++) {
        event_set[i].fd = -1;
    }

    for (;;) {
        if ((ready_number = poll(event_set, INIT_SIZE, -1)) < 0) {
            error(1, errno, "poll failed ");
        }

        if (event_set[0].revents & POLLRDNORM) {
            socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
            connected_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr *) &client_addr, &client_len);

            //找到一个可以记录该连接套接字的位置
            for (i = 1; i < INIT_SIZE; i++) {
                if (event_set[i].fd < 0) {
                    event_set[i].fd = connected_fd;
                    event_set[i].events = POLLRDNORM;
                    break;
                }
            }

            if (i == INIT_SIZE) {
                error(1, errno, "can not hold so many clients");
            }

            if (--ready_number <= 0)
                continue;
        }

        for (i = 1; i < INIT_SIZE; i++) {
            int socket_fd;
            if ((socket_fd = event_set[i].fd) < 0)
                continue;
            if (event_set[i].revents & (POLLRDNORM | POLLERR)) {
                if ((n = read(socket_fd, buf, MAXLINE)) > 0) {
                    if (write(socket_fd, buf, n) < 0) {
                        error(1, errno, "write error");
                    }
                } else if (n == 0 || errno == ECONNRESET) {
                    close(socket_fd);
                    event_set[i].fd = -1;
                } else {
                    error(1, errno, "read error");
                }

                if (--ready_number <= 0)
                    break;
            }
        }
    }
}

第 45-46 行是一个加速优化能力，因为 poll 返回的一个整数，说明了这次 I/O 事件描述符的个数，如果处理完监听套接字之后，就已经完成了这次 I/O 复用所要处理的事情，那么我们就可以跳过后面的处理，再次进入 poll 调用。

第 65-66 行是判断如果事件已经被完全处理完之后，直接跳过对 event_set 的循环处理，再次来到 poll 调用。

实验

启动这个服务器程序，然后通过 telnet 连接到这个服务器程序。为了检验这个服务器程序的 I/O 复用能力，我们可以多开几个 telnet 客户端，并且在屏幕上输入各种字符串。

客户端1:

$telnet 127.0.0.1 43211
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
a
a
aaaaaaaaaaa
aaaaaaaaaaa
afafasfa
afafasfa
fbaa
fbaa
^]


telnet> quit
Connection closed.

客户端2:

telnet 127.0.0.1 43211
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
b
b
bbbbbbb
bbbbbbb
bbbbbbb
bbbbbbb
^]


telnet> quit
Connection closed.

这两个客户端互不影响，每个客户端输入的字符很快会被回显到客户端屏幕上。一个客户端断开连接，也不会影响到其他客户端。

精选留言

夏目

老师，我还是没明白poll和select的本质区别是什么，能否指点一下

作者回复: 两者只是编程接口的区别，从内核实现角度来讲，其实本质实现是差不多的，poll客服了select有限文件描述字的缺陷，适用的范围更广一些。

网络编程实战

21 | poll：另一种I/O多路复用