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一、poll的认识
二、poll的接口
三、poll的使用 前言
前面我们学习了多路复用的select#xff0c;知道多路复用的原理与select的使用方法#xff0c;但是select也有许多缺点#xff0c;导致他的效率不算高。今天我们来学习poll的使用#xff0c;看看poll较于…目录 前言
一、poll的认识
二、poll的接口
三、poll的使用 前言
前面我们学习了多路复用的select知道多路复用的原理与select的使用方法但是select也有许多缺点导致他的效率不算高。今天我们来学习poll的使用看看poll较于select的优势。
一、poll的认识
poll与select一样只负责IO的等的过程只不过一次可以等待多个文件描述符他的作用是让read和write不再阻塞。 是用来监视多个文件描述符的状态变化的程序会停在poll这里等待直到被监视的文件描述符有一个或多个发生了状态改变 二、poll的接口 poll的接口如下比select要轻量化很多只有三个参数 参数1struct pollfd *fdspollfd数组首元素地址 pollfd是操作系统给我们提供的结构体主要成员如下 fd文件描述符 events用户告诉内核需要关心的fd上面的事件 reventspoll返回内核告诉用户关心的fd那些事件就绪 参数2nfds_t nfds数组元素个数 参数3int timeout毫秒级的等待时间 timeout 0 等待timeout毫秒或者有fd就绪再返回。 timeout 0 非阻塞轮询。 timeout -1 阻塞等待直到有fd就绪。 返回值 ret 0 poll等待的多个fd中已经就需要的fd个数ret 0 poll超时返回ret 0 poll出错 poll的事件如下这些值是bit位可以通过 |或运算 的方式写入到events中我们着重学习POLLIN和POLLOUT 我们来思考一下这样设计的好处 poll的调用将输入和输出分离这样就不用一直设置参数。 只要系统资源足够就能一直创建pollfd解决了等待fd的上限问题。不用再自己组织结构将fd放入其中现在维护好这个pollfd的结构体数组即可。参数变少了通过或运算就可以添加自己关心的事件时间参数timeout使用也很简单。 三、poll的使用
Log.hpp
#pragma once#include iostream
#include cstdarg
#include unistd.h
#include sys/stat.h
#include sys/types.h
#include pthread.h
using namespace std;enum
{Debug 0,Info,Warning,Error,Fatal
};enum
{Screen 10,OneFile,ClassFile
};string LevelToString(int level)
{switch (level){case Debug:return Debug;case Info:return Info;case Warning:return Warning;case Error:return Error;case Fatal:return Fatal;default:return Unknown;}
}const int default_style Screen;
const string default_filename Log.;
const string logdir log;class Log
{
public:Log(int style default_style, string filename default_filename): _style(style), _filename(filename){if (_style ! Screen)mkdir(logdir.c_str(), 0775);}// 更改打印方式void Enable(int style){_style style;if (_style ! Screen)mkdir(logdir.c_str(), 0775);}// 时间戳转化为年月日时分秒string GetTime(){time_t currtime time(nullptr);struct tm *curr localtime(currtime);char time_buffer[128];snprintf(time_buffer, sizeof(time_buffer), %d-%d-%d %d:%d:%d,curr-tm_year 1900, curr-tm_mon 1, curr-tm_mday, curr-tm_hour, curr-tm_min, curr-tm_sec);return time_buffer;}// 写入到文件中void WriteLogToOneFile(const string logname, const string message){FILE *fp fopen(logname.c_str(), a);if (fp nullptr){perror(fopen failed);exit(-1);}fprintf(fp, %s\n, message.c_str());fclose(fp);}// 打印日志void WriteLogToClassFile(const string levelstr, const string message){string logname logdir;logname /;logname _filename;logname levelstr;WriteLogToOneFile(logname, message);}pthread_mutex_t lock PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void WriteLog(const string levelstr, const string message){pthread_mutex_lock(lock);switch (_style){case Screen:cout message endl; // 打印到屏幕中break;case OneFile:WriteLogToClassFile(all, message); // 给定all直接写到all里break;case ClassFile:WriteLogToClassFile(levelstr, message); // 写入levelstr里break;default:break;}pthread_mutex_unlock(lock);}// 提供接口给运算符重载使用void _LogMessage(int level, const char *file, int line, char *rightbuffer){char leftbuffer[1024];string levelstr LevelToString(level);string currtime GetTime();string idstr to_string(getpid());snprintf(leftbuffer, sizeof(leftbuffer), [%s][%s][%s][%s:%d], levelstr.c_str(), currtime.c_str(), idstr.c_str(), file, line);string messages leftbuffer;messages rightbuffer;WriteLog(levelstr, messages);}// 运算符重载void operator()(int level, const char *file, int line, const char *format, ...){char rightbuffer[1024];va_list args; // va_list 是指针va_start(args, format); // 初始化va_list对象format是最后一个确定的参数vsnprintf(rightbuffer, sizeof(rightbuffer), format, args); // 写入到rightbuffer中va_end(args);_LogMessage(level, file, line, rightbuffer);}~Log(){}private:int _style;string _filename;
};Log lg;class Conf
{
public:Conf(){lg.Enable(Screen);}~Conf(){}
};Conf conf;// 辅助宏
#define lg(level, format, ...) lg(level, __FILE__, __LINE__, format, ##__VA_ARGS__)Socket.hpp
#pragma once#include iostream
#include string
#include sys/types.h
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include arpa/inet.h
#include cstring
#include unistd.h
using namespace std;
namespace Net_Work
{static const int default_backlog 5;static const int default_sockfd -1;using namespace std;enum{SocketError 1,BindError,ListenError,ConnectError,};// 封装套接字接口基类class Socket{public:// 封装了socket相关方法virtual ~Socket() {}virtual void CreateSocket() 0;virtual void BindSocket(uint16_t port) 0;virtual void ListenSocket(int backlog) 0;virtual bool ConnectSocket(string serverip, uint16_t serverport) 0;virtual int AcceptSocket(string *peerip, uint16_t *peerport) 0;virtual int GetSockFd() 0;virtual void SetSockFd(int sockfd) 0;virtual void CloseSocket() 0;virtual bool Recv(string *buff, int size) 0;virtual void Send(string send_string) 0;// 方法的集中在一起使用public:void BuildListenSocket(uint16_t port, int backlog default_backlog){CreateSocket();BindSocket(port);ListenSocket(backlog);}bool BuildConnectSocket(string serverip, uint16_t serverport){CreateSocket();return ConnectSocket(serverip, serverport);}void BuildNormalSocket(int sockfd){SetSockFd(sockfd);}};class TcpSocket : public Socket{public:TcpSocket(int sockfd default_sockfd): _sockfd(sockfd){}~TcpSocket() {}void CreateSocket() override{_sockfd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (_sockfd 0)exit(SocketError);}void BindSocket(uint16_t port) override{int opt 1;setsockopt(_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, opt, sizeof(opt));struct sockaddr_in local;memset(local, 0, sizeof(local));local.sin_family AF_INET;local.sin_port htons(port);local.sin_addr.s_addr INADDR_ANY;int n bind(_sockfd, (struct sockaddr *)local, sizeof(local));if (n 0)exit(BindError);}void ListenSocket(int backlog) override{int n listen(_sockfd, backlog);if (n 0)exit(ListenError);}bool ConnectSocket(string serverip, uint16_t serverport) override{struct sockaddr_in addr;memset(addr, 0, sizeof(addr));addr.sin_family AF_INET;addr.sin_port htons(serverport);// addr.sin_addr.s_addr inet_addr(serverip.c_str());inet_pton(AF_INET, serverip.c_str(), addr.sin_addr);int n connect(_sockfd, (sockaddr *)addr, sizeof(addr));if (n 0)return true;return false;}int AcceptSocket(string *peerip, uint16_t *peerport) override{struct sockaddr_in addr;socklen_t len sizeof(addr);int newsockfd accept(_sockfd, (sockaddr *)addr, len);if (newsockfd 0)return -1;// *peerip inet_ntoa(addr.sin_addr);// INET_ADDRSTRLEN 是一个定义在头文件中的宏表示 IPv4 地址的最大长度char ip_str[INET_ADDRSTRLEN];inet_ntop(AF_INET, addr.sin_addr, ip_str, INET_ADDRSTRLEN);*peerip ip_str;*peerport ntohs(addr.sin_port);return newsockfd;}int GetSockFd() override{return _sockfd;}void SetSockFd(int sockfd) override{_sockfd sockfd;}void CloseSocket() override{if (_sockfd default_sockfd)close(_sockfd);}bool Recv(string *buff, int size) override{char inbuffer[size];ssize_t n recv(_sockfd, inbuffer, size - 1, 0);if (n 0){inbuffer[n] 0;*buff inbuffer;return true;}elsereturn false;}void Send(string send_string) override{send(_sockfd, send_string.c_str(),send_string.size(),0);}private:int _sockfd;string _ip;uint16_t _port;};
} PollServer.hpp
#pragma once
#include iostream
#include string
#include poll.h
#include memory
#include Log.hpp
#include Socket.hppusing namespace Net_Work;
const static int gdefaultport 8888;
const static int gbacklog 8;
const static int gnum 1024;
class PollServer
{
public:PollServer(int port) : _port(port), _num(gnum), _listensock(new TcpSocket()){}void HandlerEvent(){for (int i 0; i _num; i){if (_rfds[i].fd -1)continue;int fd _rfds[i].fd;short revents _rfds[i].revents;// 判断事件是否就绪if (revents POLLIN){// 读事件分两类一类是新链接到来一类是新数据到来if (fd _listensock-GetSockFd()){// 新链接到来lg(Info, get a new link);// 获取连接std::string clientip;uint16_t clientport;int sockfd _listensock-AcceptSocket(clientip, clientport);if (sockfd -1){lg(Error, accept error);continue;}lg(Info, get a client,client info is# %s:%d,fd: %d, clientip.c_str(), clientport, sockfd);// 此时获取连接成功了但是不能直接read write,sockfd仍需要交给poll托管 -- 添加到数组_rfds中int pos 0;for (; pos _num; pos){if (_rfds[pos].fd -1){_rfds[pos].fd sockfd;_rfds[pos].events POLLIN;lg(Info, get a new link, fd is : %d, sockfd);break;}}if (pos _num){// 1.扩容// 2.关闭close(sockfd);lg(Warning, server is full, be carefull...);}}else{// 普通的读事件就绪char buffer[1024];ssize_t n recv(fd, buffer, sizeof(buffer-1), 0);if (n 0){buffer[n] 0;lg(Info, client say# %s, buffer);std::string message 你好,同志;message buffer;send(fd, message.c_str(), message.size(), 0);}else{lg(Warning, client quit ,maybe close or error,close fd: %d, fd);close(fd);// 还要取消poll的关心_rfds[i].fd -1;_rfds[i].events 0;_rfds[i].revents 0;}}}}}void InitServer(){_listensock-BuildListenSocket(_port, gbacklog);_rfds new struct pollfd[_num];for (int i 0; i _num; i){_rfds[i].fd -1;_rfds[i].events 0;_rfds[i].revents 0;}// 最开始的时候只有一个文件描述符Listensock_rfds[0].fd _listensock-GetSockFd();_rfds[0].events | POLLIN;}void Loop(){_isrunning true;// 循环重置select需要的rfdswhile (_isrunning){// 定义时间int timeout 1000;//PrintDebug();// rfds是输入输出型参数rfds是在select调用返回时不断被修改所以每次需要重置rfdsint n poll(_rfds, _num, timeout);switch (n){case 0:lg(Info, select timeout...);break;case -1:lg(Error, select error!!!);default:// 正常就绪的fdlg(Info, select success,begin event handler);HandlerEvent();break;}}_isrunning false;}void Stop(){_isrunning false;}void PrintDebug(){// std::cout current select rfds list is :;// for (int i 0; i num; i)// {// if (_rfds_array[i] nullptr)// continue;// else// std::cout _rfds_array[i]-GetSockFd() ;// }// std::cout std::endl;}private:std::unique_ptrSocket _listensock;int _port;bool _isrunning;struct pollfd *_rfds;int _num;
}; Main.cc
#include iostream
#include memory
#include PollServer.hppvoid Usage(char* argv)
{std::coutUsage: \n\targv port\nstd::endl;
}
// ./select_server 8080
int main(int argc,char* argv[])
{// std::coutnumstd::endl; 1024if(argc!2){Usage(argv[0]);return -1;}uint16_t localport std::stoi(argv[1]);std::unique_ptrPollServer svr std::make_uniquePollServer(localport);svr-InitServer();svr-Loop();return 0;
}
运行结果如下由于我们poll第三个参数设置的是1000ms因此每一秒poll都会返回当发现有新链接的时候就回去执行函数在函数中调用write或者read变不会再阻塞了。 四、poll的优缺点
优点 可以等待多个fd效率高输入输出函数分离events和revents不用再频繁对poll参数进行重置了poll关心的fd没有上线 缺点 用户到内核空间要有数据拷贝 ——必要开销poll应用层仍需要遍历遍历查看哪个fd中哪个事件就绪新链接需要交给poll也需要遍历找到没有fd占用的地方在内核层面OS也要遍历检测关心的fd是否有对应的事件就绪在poll调用时候发生
