IO多路复用深入解析：poll全面讲解

"IO多路复用是Linux系统中用于高效管理多个并发IO操作的技术，它允许程序同时等待多个文件描述符的就绪状态。本文主要介绍的是`poll`机制，这是Linux提供的一种IO多路复用方法，适用于处理大量并发连接的情况。 1. poll的基本概念 `poll`机制与`select`类似，都是通过轮询的方式来检查多个文件描述符的状态，以确定是否有就绪的IO事件。与`select`不同的是，`poll`没有对最大文件描述符数量的限制，这使得它在处理大量并发连接时更具优势。但`poll`和`select`一样，当文件描述符数量增加时，会带来较大的性能开销，因为整个文件描述符数组会在用户态和内核态之间进行复制。 2. poll函数使用 `poll`函数的原型如下： ```c #include <poll.h> int poll(struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout); ``` 其中，`fds`是一个`pollfd`结构体数组，每个结构体代表一个被监视的文件描述符。`nfds`是`fds`数组中的元素个数，`timeout`参数表示等待的时间，可以为负值、零或正值，分别表示永不超时、立即返回和等待指定时间。 `pollfd`结构体包含三个字段： - `fd`: 文件描述符。 - `events`: 用户设置的待检查事件掩码。 - `revents`: 内核返回的实际发生事件掩码。 3. 事件类型 `poll`支持多种事件类型，包括： - `POLLIN`: 有数据可读。 - `POLLRDNORM`: 有普通数据可读。 - `POLLRDBAND`: 有优先数据可读。 - `POLLPRI`: 有紧迫数据可读。 - `POLLOUT`: 可以写数据，不会阻塞。 - `POLLWRNORM`: 可以写普通数据，不会阻塞。 - `POLLWRBAND`: 可以写优先数据，不会阻塞。 - `POLLMSG`: 有消息可用。 - `POLLERR`: 文件描述符发生错误。 - `POLLHUP`: 文件描述符挂起事件。 - `POLLNVAL`: 文件描述符非法。 4. poll的优势与局限 `poll`的优势在于没有最大文件描述符数量的限制，可以更灵活地处理大量并发连接。但其局限性在于，当文件描述符数量较大时，会增加系统调用的开销，且每次调用`poll`都需要将整个数组复制到内核空间，这可能导致性能瓶颈。 5. 使用策略 使用`poll`时，开发者需要根据应用程序的需求合理设置`events`和`revents`，并根据返回的`revents`值来决定如何处理相应的IO事件。同时，为了优化性能，可以考虑将文件描述符分组或者使用非阻塞IO配合`poll`来减少不必要的系统调用。 6. 总结 `poll`作为Linux的IO多路复用技术之一，提供了比`select`更灵活的解决方案，尤其在处理大量并发连接时。虽然存在一定的性能开销，但通过合理的编程技巧和策略，可以有效地利用这一机制来提高系统的并发处理能力。