网站开发证书要求,如何用txt做网站时增加照片,wordpress app 开发教程,广西壮族自治区绕口令文章目录 1.初识pollpoll与select的主要联系与区别poll的原理poll的优点poll的缺点poll vs select 2.poll开发多客户端echo服务器封装套接字接口Makefile主函数日志服务聊天服务器 1.初识poll poll是Linux系统中的一个系统调用#xff0c;它用于监控多个文件描述符#xff08… 文章目录 1.初识pollpoll与select的主要联系与区别poll的原理poll的优点poll的缺点poll vs select 2.poll开发多客户端echo服务器封装套接字接口Makefile主函数日志服务聊天服务器 1.初识poll poll是Linux系统中的一个系统调用它用于监控多个文件描述符file descriptors如套接字、管道、文件等的状态变化。通过poll程序可以同时等待多个文件描述符上发生的特定事件如可读、可写、错误等而无需为每个文件描述符创建单独的线程或进程。这使得poll成为处理多个并发连接和I/O操作的有效手段。
#include poll.h
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);fds是一个指向struct pollfd结构体数组的指针每个元素指定了一个要检查的文件描述符及其感兴趣的事件。 nfds指定了fds数组中元素的数量。 timeout指定了poll调用阻塞的时间以毫秒为单位。如果设置为-1poll将无限期地等待如果设置为0poll将立即返回如果设置为正数poll将在指定的毫秒数后超时。
poll与select的主要联系与区别
联系 多路复用poll和select都是I/O多路复用机制允许程序同时监控多个文件描述符提高了程序处理并发I/O的效率。 事件通知两者都提供了一种机制通过事件通知程序哪些文件描述符已经准备好进行读取、写入或有异常情况。 非阻塞I/O它们都可以与非阻塞I/O结合使用使得程序可以在没有数据可读或写入时继续执行其他任务。区别 文件描述符数量限制 select通常受到系统文件描述符数量限制的限制一般在1024个左右。 poll没有文件描述符数量的硬限制理论上可以监控更多的文件描述符但实际上受限于系统资源和内存限制。 数据结构 select使用三个独立的位图bitmap来跟踪文件描述符的状态这些位图在内核空间维护。 poll使用一个struct pollfd结构体数组来存储要监控的文件描述符及其事件这个数组在用户空间维护。 事件信息丰富度 select需要程序遍历位图来查找事件对于每个文件描述符的状态变化select提供的信息相对较少。 pollstruct pollfd结构体中的revents字段在事件发生时会被内核设置提供了更丰富的信息关于每个文件描述符的状态变化。 性能 select在文件描述符数量较多时性能会下降因为需要遍历整个位图来查找就绪的文件描述符。 poll虽然也需要在用户空间和内核空间之间复制文件描述符集合但由于其数据结构的设计在处理大量文件描述符时可能具有更好的性能。然而如果监控的文件描述符数量非常大仍然可能遇到性能瓶颈。 超时精度 select超时参数是一个整数值表示调用应该等待的秒数精度较低。 poll超时参数是一个毫秒值提供了更高的时间精度。 移植性 两者都具有良好的可移植性可以在不同的Unix-like系统中使用。但需要注意的是在某些特定系统或环境下poll的支持可能不如select广泛。
综上所述poll和select在Linux系统中都扮演着重要的角色但在具体使用时需要根据应用场景、文件描述符数量、性能要求等因素进行选择。
poll的原理
poll函数是Linux系统中的一个重要系统调用用于监控多个文件描述符file descriptors的状态变化。下面从参数和底层原理两个方面对poll函数进行简要叙述。
#include poll.h
int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout);fds这是一个指向struct pollfd结构体数组的指针。每个pollfd结构体代表了一个要监控的文件描述符及其感兴趣的事件。pollfd结构体的定义通常如下
c
struct pollfd { int fd; // 文件描述符 short events; // 等待的事件 short revents; // 实际发生了的事件
};fd要监控的文件描述符。 events请求监控的事件可以是读、写、异常等多种事件的组合。 revents函数返回时由内核设置表示实际发生的事件。 nfds指定了fds数组中元素的数量即要监控的文件描述符的总数。 timeout指定了poll调用阻塞的时间以毫秒为单位。 如果timeout为正数poll将等待指定的毫秒数。 如果timeout为0poll将立即返回不阻塞。 如果timeout为-1poll将无限期地等待直到有事件发生。 poll函数的底层原理 poll函数的底层实现原理主要基于等待队列。当调用poll函数时它会遍历传入的pollfd结构体数组为每个感兴趣的文件描述符注册一个等待事件。这些等待事件会被挂接到内核中相应的等待队列上。
等待队列内核中的每个文件描述符都可能关联有一个或多个等待队列用于存放等待该文件描述符上特定事件发生的进程或线程。 轮询与阻塞poll函数会轮询检查每个文件描述符的等待队列查看是否有事件发生。 如果有文件描述符上发生了感兴趣的事件poll函数会立即返回并将这些事件记录在对应pollfd结构体的revents字段中。 如果没有任何文件描述符上发生事件并且timeout参数指定了非零值poll函数会进入阻塞状态直到超时时间到达或至少有一个文件描述符上发生了事件。 返回与错误处理 当有文件描述符上发生事件或超时时间到达时poll函数会返回。返回值表示发生了事件的文件描述符数量如果大于0或者在超时时返回0或者在发生错误时返回-1并设置errno以指示错误原因。 效率与限制虽然poll函数没有像select那样有文件描述符数量的硬限制但在处理大量文件描述符时仍然需要将整个pollfd数组在用户空间和内核空间之间复制这可能会导致性能下降。此外poll函数在内部仍然需要遍历所有要监控的文件描述符因此在大规模并发场景下可能不是最高效的解决方案。 综上所述poll函数通过轮询和等待队列机制实现了对多个文件描述符状态的监控是Linux系统中处理I/O多路复用的重要手段之一。然而在处理大量文件描述符时可能需要考虑其性能限制并探索更高效的解决方案如epoll。 源码 #include poll.h
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
// pollfd结构
struct pollfd {int fd; /* file descriptor */short events; /* requested events */short revents; /* returned events */
};多路转接包括用户告诉内核你需要关心什么 内核告诉用户你让我关心的fd有哪些就绪了。select 用位图poll 用结构体数组。poll 在用户传给内核的时候告诉内核需要关心 struct pollfd 结构体中的 fd 中的 events 事件返回时内核设置struct pollfd 结构体中的 revents 事件表示该fd的该事件就绪。poll 最大的特点将输入和输出事件进行分离
内核怎么知道是关心读事件还是写事件还是其他事件呢当内核返回用户也一样。 events 和 revents 都是 short 类型都是 16 个比特位在 Linux 中使用比特位传参把事件设置成位图的形式。 poll 的本质是将读写事件分离传入用户定的数组元素的大小通过 events 和 revents 以位图的方式来传递就绪和关心标记位的解决方案
poll的优点
poll 也是多路转接方案的一种它主要解决的就是 select 中的等待 fd 有上限的问题以及每次都要对关心的 fd 进行事件重置的问题。
不同与select使用三个位图来表示三个fdset的方式poll使用一个pollfd的指针实现. pollfd结构包含了要监视的event和发生的event不再使用select“参数-值”传递的方式. 接口使用比select更方便。 poll并没有最大数量限制 (但是数量过大后性能也是会下降).
poll的缺点
poll中监听的文件描述符数目增多时和select函数一样poll返回后需要轮询pollfd来获取就绪的描述符. 每次调用poll都需要把大量的pollfd结构从用户态拷贝到内核中. 同时连接的大量客户端在一时刻可能只有很少的处于就绪状态, 因此随着监视的描述符数量的增长, 其效率也会线性下降.
poll vs select
poll 本质上是通过一个结构体数组来等待 fd 的它解决了 select 等待 fd 有上限的问题如何解决_event_fds 这个数组的大小是自己定的可以定的非常大大到内存扛不住此时就是操作系统/内存 软件或硬件的问题了不是 poll 接口本身的问题。select 等待 fd 有上限的问题本质上是接口本身的问题poll 本质上是解决了 select 等待 fd 有上限的问题。 poll 与 select 都需要遍历检测有哪些文件描述符就绪poll 在内核中需要遍历检测有哪些文件描述符就绪在用户层需要遍历检测有哪些事件已经就绪。 poll 和 select 都避免不开遍历的问题当fd过多效率提升不明显。
2.poll开发多客户端echo服务器
封装套接字接口
#pragma once#include iostream
#include string
#include unistd.h
#include cstring
#include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include sys/socket.h
#include arpa/inet.h
#include netinet/in.h
#include Log.hppenum
{SocketErr 2,BindErr,ListenErr,
};const int g_backlog 10;class Sock
{
private:int _sockfd;public:Sock(){}~Sock(){}public:void Socket(){_sockfd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (_sockfd 0){lg(Fatal, socker error, %s: %d, strerror(errno), errno);exit(SocketErr);}}void Bind(uint16_t port){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;if (bind(_sockfd, (struct sockaddr *)local, sizeof(local)) 0){lg(Fatal, bind error, %s: %d, strerror(errno), errno);exit(BindErr);}}void Listen(){if (listen(_sockfd, g_backlog) 0){lg(Fatal, listen error, %s: %d, strerror(errno), errno);exit(ListenErr);}}int Accept(std::string *clientip, uint16_t *clientport){struct sockaddr_in peer;socklen_t len sizeof(peer);int newfd accept(_sockfd, (struct sockaddr *)peer, len);if (newfd 0){lg(Warning, accept error, %s: %d, strerror(errno), errno);return -1;}char ipstr[64];inet_ntop(AF_INET, peer.sin_addr, ipstr, sizeof(ipstr));*clientip ipstr;*clientport ntohs(peer.sin_port);return newfd;}bool Connect(const std::string ip, const uint16_t port){struct sockaddr_in peer;memset(peer, 0, sizeof(peer));peer.sin_family AF_INET;peer.sin_port htons(port);inet_pton(AF_INET, ip.c_str(), (peer.sin_addr));int n connect(_sockfd, (struct sockaddr *)peer, sizeof(peer));if (n -1){std::cerr connect to ip : port error std::endl;return false;}return true;}void CloseFd(){close(_sockfd);}int getSocketFd(){return _sockfd;}
};Makefile
poll_server:Main.ccg -o $ $^ -stdc11
.PHONY:clean
clean:rm -f poll_server主函数
#include PollServer.hpp
#include memoryint main()
{std::unique_ptrPollServer svr(new PollServer());svr-Init();svr-Start();return 0;
}日志服务
#pragma once#include iostream
#include time.h
#include stdarg.h
#include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h
#include unistd.h
#include stdlib.h#define SIZE 1024#define Info 0
#define Debug 1
#define Warning 2
#define Error 3
#define Fatal 4#define Screen 1
#define Onefile 2
#define Classfile 3#define LogFile log.txtclass Log
{
private:int printMethod;std::string path;public:Log(){printMethod Screen;path ./;}void Enable(int method){printMethod method;}std::string levelToString(int level){switch (level){case Info:return Info;case Debug:return Debug;case Warning:return Warning;case Error:return Error;case Fatal:return Fatal;default:return None;}}/*void logmessage(int level, const char *format, ...){time_t t time(nullptr);struct tm *ctime localtime(t);char leftbuffer[SIZE];snprintf(leftbuffer, sizeof(leftbuffer), [%s][%d-%d-%d %d:%d:%d], levelToString(level).c_str(),ctime-tm_year 1900, ctime-tm_mon 1, ctime-tm_mday,ctime-tm_hour, ctime-tm_min, ctime-tm_sec);va_list s;va_start(s, format);char rightbuffer[SIZE];vsnprintf(rightbuffer, sizeof(rightbuffer), format, s);va_end(s);// 格式默认部分自定义部分char logtxt[SIZE * 2];snprintf(logtxt, sizeof(logtxt), %s %s\n, leftbuffer, rightbuffer);// printf(%s, logtxt);printLog(level, logtxt);}*/// lg(Warning, accept error, %s: %d, strerror(errno), errno);void operator()(int level, const char *msg_format, ...){time_t timestamp time(nullptr);struct tm *ctime localtime(timestamp);//level 年月日char leftbuffer[SIZE];snprintf(leftbuffer, sizeof(leftbuffer), [%s][%d-%d-%d %d:%d:%d], levelToString(level).c_str(),ctime-tm_year 1900, ctime-tm_mon 1, ctime-tm_mday,ctime-tm_hour, ctime-tm_min, ctime-tm_sec);//自定义msgva_list arg_list;//存储可变参数列表信息va_start(arg_list, msg_format);//初始化 使其指向函数参数列表中format参数之后的第一个可变参数char rightbuffer[SIZE];vsnprintf(rightbuffer, sizeof(rightbuffer), msg_format, arg_list);va_end(arg_list);//清理va_list变量// 格式默认部分自定义部分char log_content[SIZE * 2];snprintf(log_content, sizeof(log_content), %s %s, leftbuffer, rightbuffer);// printf(%s, logtxt); // 暂时打印printLog(level, log_content);}void printLog(int level, const std::string log_content){switch (printMethod){case Screen:std::cout log_content std::endl;break;case Onefile:printOneFile(LogFile, log_content);break;case Classfile:printClassFile(level, log_content);break;default:break;}}void printOneFile(const std::string log_filename, const std::string log_content){//path ./; #define LogFile log.txtstd::string _logFilename path log_filename;int fd open(_logFilename.c_str(), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666); // log.txtif (fd 0)return;write(fd, log_content.c_str(), log_content.size());close(fd);}void printClassFile(int level, const std::string log_content){//#define LogFile log.txtstd::string filename LogFile;filename .;filename levelToString(level); // log.txt.DebugprintOneFile(filename, log_content);}~Log(){}
};Log lg;/*
int sum(int n, ...)
{va_list s; // char*va_start(s, n);int sum 0;while(n){sum va_arg(s, int); // printf(hello %d, hello %s, hello %c, hello %d,, 1, hello, c, 123);n--;}va_end(s); //s NULLreturn sum;
}
*/
聊天服务器
#pragma once#include iostream
#include poll.h
#include sys/time.h
#include Socket.hppusing namespace std;static const uint16_t defaultport 8888;
static const int fd_num_max 64;
int defaultFd -1;
int non_event 0;class PollServer
{
private:Sock _listensock;uint16_t _port;struct pollfd _event_fds[fd_num_max]; // 结构体数组// struct pollfd *_event_fds; 动态数组 可扩容// int fd_array[fd_num_max];// int wfd_array[fd_num_max];
public:PollServer(uint16_t port defaultport): _port(port){for (int i 0; i fd_num_max; i){_event_fds[i].fd defaultFd;_event_fds[i].events non_event;_event_fds[i].revents non_event;}}bool Init(){_listensock.Socket();_listensock.Bind(_port);_listensock.Listen();return true;}void Accepter(){// 连接事件就绪std::string clientip;uint16_t clientport 0;int sock _listensock.Accept(clientip, clientport); // 会不会阻塞在这里不会if (sock 0)return;lg(Info, accept success, %s: %d, sock fd: %d, clientip.c_str(), clientport, sock);// sock - _event_fds[]int pos 1;for (; pos fd_num_max; pos) // 第二个循环{if (_event_fds[pos].fd ! defaultFd)continue;elsebreak;}if (pos fd_num_max){lg(Warning, server is full, close %d now!, sock);close(sock);// 也可以不关闭fd 扩容存fd}else{_event_fds[pos].fd sock;_event_fds[pos].events POLLIN;_event_fds[pos].revents non_event;PrintFd();}}void Recver(int fd, int pos){char buffer[1024];ssize_t n read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1); // 需要考虑是否是完整数据包问题此处忽略if (n 0){buffer[n] 0;cout get a messge: buffer endl;}else if (n 0){lg(Info, client quit, me too, close fd is : %d, fd);close(fd);_event_fds[pos].fd defaultFd; }else{lg(Warning, recv error: fd is : %d, fd);close(fd);_event_fds[pos].fd defaultFd; }}void Dispatcher(){for (int i 0; i fd_num_max; i) // 这是第三个循环{int fd _event_fds[i].fd;if (fd defaultFd)continue;if (_event_fds[i].revents POLLIN){if (fd _listensock.getSocketFd())Accepter(); // 连接管理器elseRecver(fd, i); // non listenfd}}}void Start(){_event_fds[0].fd _listensock.getSocketFd();_event_fds[0].events POLLIN;int timeout 3000; // 3sfor (;;){int n poll(_event_fds, fd_num_max, timeout);switch (n){case 0:cout time out... endl;break;case -1:cerr poll error endl;break;default:// 有事件就绪了cout get a new link!!!!! endl;Dispatcher();break;}}}void PrintFd(){cout online fd list: ;for (int i 0; i fd_num_max; i){if (_event_fds[i].fd defaultFd)continue;cout _event_fds[i].fd ;}cout endl;}~PollServer(){_listensock.CloseFd();}
};
