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Linux 是一個(gè)基于 Unix 的操作系統(tǒng)，由于其開(kāi)源、免費(fèi)、高可定制性等一系列優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的用戶選擇 Linux 作為其日常操作系統(tǒng)。與此同時(shí)，Linux 系統(tǒng)也有許多優(yōu)秀的特性，其中 poll 函數(shù)便是一種十分重要的系統(tǒng)級(jí)函數(shù)。本文將對(duì) Linux poll 函數(shù)進(jìn)行深入探究，共同了解其用途與意義。
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一、poll 的定義和基本用法
在 Linux 系統(tǒng)編程中，poll 函數(shù)用于監(jiān)聽(tīng)一組文件描述符的狀態(tài)。其基本定義如下:
“`c
#include
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
“`
其中，struct pollfd 表示被監(jiān)聽(tīng)的一組文件描述符， nfds_t 表示被監(jiān)聽(tīng)的文件描述符總數(shù)， timeout 表示監(jiān)聽(tīng)的時(shí)間限制（單位為毫秒）。 poll 函數(shù)會(huì)對(duì)這組文件描述符進(jìn)行并行監(jiān)聽(tīng)，直到滿足以下一種條件：
1. 監(jiān)聽(tīng)的文件描述符中某一個(gè)可讀可寫(xiě)，poll 函數(shù)返回一個(gè)整數(shù)值，表示滿足條件的文件描述符個(gè)數(shù)；
2. 監(jiān)聽(tīng)的時(shí)間到達(dá) timeout ，函數(shù)返回 0 。
如果 poll 函數(shù)返回負(fù)數(shù)，則表示進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)出現(xiàn)了異常，需要進(jìn)行錯(cuò)誤處理。
二、poll 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理
poll 函數(shù)實(shí)際上是使用了I/O多路復(fù)用技術(shù)，將多個(gè)文件描述符放入一個(gè)內(nèi)置的輪詢(xún)器中，通過(guò)輪詢(xún)器將這些文件描述符的狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。
與 select 和 epoll 函數(shù)類(lèi)似，poll 函數(shù)也是將一組文件描述符加入到內(nèi)核事件表中。與 select 函數(shù)不同的是，poll 函數(shù)不需要開(kāi)發(fā)者遍歷全部文件描述符，而是直接在內(nèi)核事件表中對(duì)文件描述符進(jìn)行檢查，并返回就緒的文件描述符個(gè)數(shù)。
在 Linux 內(nèi)核中，poll 的實(shí)現(xiàn)由兩個(gè)部分組成：字段層（file layer）和內(nèi)部神經(jīng)元（neuron）。其中，字段層負(fù)責(zé)文件描述符的添加、刪除以及事件的更新；神經(jīng)元負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)各個(gè)文件描述符，直到某個(gè)文件描述符就緒，神經(jīng)元會(huì)將該文件描述符的事件信息通知字段層進(jìn)行處理。
三、poll 函數(shù)的意義
poll 函數(shù)在 Linux 系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。其主要意義體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1. 提高文件描述符的處理效率
在系統(tǒng)編程中，文件描述符是與底層系統(tǒng)進(jìn)行通信的重要的接口。若存在大量的文件描述符，為每個(gè)文件描述符開(kāi)啟一個(gè)線程是不現(xiàn)實(shí)的，這時(shí)便需要使用 I/O多路復(fù)用技術(shù)，將多個(gè)文件描述符的事件監(jiān)聽(tīng)委托給操作系統(tǒng)解決。通過(guò)使用 poll 函數(shù)，可以大量減少 CPU 將程序切換到 I/O操作與監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)之間的時(shí)間，從而使程序得以更快地響應(yīng)用戶請(qǐng)求。
2. 提高程序的并發(fā)處理能力
poll 函數(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用是通過(guò)監(jiān)聽(tīng)多個(gè)文件描述符實(shí)現(xiàn)異步 I/O。在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)操作耗時(shí)較長(zhǎng)，同步操作會(huì)讓程序停滯，影響處理效率，而異步操作可以釋放 CPU 資源，提高程序的并發(fā)能力。核心思路便是把多個(gè)文件描述符加入到 poll 中進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，可讓單線程同時(shí)處理多個(gè) I/O 請(qǐng)求。
3. Linux 系統(tǒng)安全性質(zhì)的支持
Linux 系統(tǒng)的多用戶登陸特性，為操作系統(tǒng)安全性質(zhì)帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，限制用戶對(duì) I/O 的訪問(wèn)具有重要意義。一旦 I/O 狀態(tài)出現(xiàn)異常，程序能夠及時(shí)捕捉并做出響應(yīng)。通過(guò)監(jiān)聽(tīng)一組文件描述符的方式，系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、滿足運(yùn)維人員對(duì)系統(tǒng) I/O 流量的控制與限制要求。
四、poll 函數(shù)的使用技巧
在使用 poll 函數(shù)時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)技巧。
1. 檢查 poll 返回值
使用 poll 函數(shù)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)操作后，應(yīng)該檢查其返回值，以判斷是否出現(xiàn)異常，應(yīng)如何進(jìn)行異常處理。
2. 使用文件描述符容量
為了避免文件描述符數(shù)量不足導(dǎo)致程序運(yùn)行出錯(cuò)，應(yīng)使用更大的文件描述符容量?？梢允褂?ulimit 命令來(lái)設(shè)置文件描述符數(shù)量。
3. 利用超時(shí)機(jī)制維持程序穩(wěn)定性
采用 poll 進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)時(shí)，若僅考慮監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)而不考慮超時(shí)機(jī)制，就會(huì)導(dǎo)致程序空閑。需要結(jié)合時(shí)間約束來(lái)維持程序的穩(wěn)定性，提高程序的響應(yīng)時(shí)間。
五、
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- linux 使用epoll主要目的是啥 為了實(shí)現(xiàn)非阻塞么
- Linux中select poll和epoll的區(qū)別
linux 使用epoll主要目的是啥 為了實(shí)現(xiàn)非阻塞么
socket本來(lái)就有阻塞和非阻塞兩種模式，與epoll無(wú)關(guān)。
epoll是針對(duì)多socket操作饑純（從select升級(jí)到poll再到epoll都是解決這個(gè)目的）。
如果爛帆咐不用poll方法，在阻塞模式下，操作多socket，要么用多線程，要么用多進(jìn)程，都會(huì)帶來(lái)一定的開(kāi)發(fā)復(fù)雜度和性能降低。在非阻塞模式下轎衫，就要使用輪詢(xún)，浪費(fèi)處理能力很厲害。
所以，epoll是為了讓程序只在一個(gè)線程中就能操作大量socket而提供的一個(gè)核心功能，同時(shí)還提供了很高的處理性能
Linux中select poll和epoll的區(qū)別
1、epoll處理是事件觸發(fā)，而poll是輪訓(xùn)方空世式； 2、打開(kāi)的FDset限制：poll是1024.，epoll無(wú)限制； 3、罩態(tài)poll系統(tǒng)調(diào)用數(shù)目增大時(shí)性能下降快物虧源
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