poll的用法 (2)

poll的用法
一、什么是Poll？
在计算机程序设计中，Poll是一种用于确定某个操作是否已完成的技术。

它允
许程序在等待操作完成时保持活跃，并且可以在等待期间进行其他有意义的工作。

Poll通常用于网络编程和异步任务处理中，能够有效提高程序的性能和资源利用率。

二、Poll的原理
Poll的原理基于轮询机制。

它通过反复查询某个操作是否已经完成来实现等待
和询问两个过程。

当程序需要等待一个操作完成时，它会不断地向系统发起查询，以判断该操作是否已经结束。

这种循环查询的方式就是“轮询”，而每次查询的结果会决定程序下一步要做的事情。

在网络编程中，当一个客户端发送请求给服务器后，如果该请求需要时间才
能得到响应，则传统的阻塞式IO模型将导致客户端停滞并等待服务器返回结果，
无法执行其他任务。

而使用了Poll技术后，客户端可以继续执行其他任务，并定
期向服务器检查当前请求是否已经完成。

三、Poll与传统阻塞式IO比较
传统阻塞式IO模型存在一个问题：当发起一个IO操作时（如读取文件或者
从网络接收数据），程序会进入阻塞状态，并一直等待直到操作完成。

这导致程序在等待期间无法执行其他有意义的任务，导致资源浪费和性能下降。

Poll技术通过使用轮询来解决了这个问题。

它使程序在等待IO操作完成期间，能够继续执行其他有意义的工作，而不是简单地阻塞等待。

这样提高了系统的并发性和响应速度，有效地节约了资源。

四、Poll的适用场景
Poll广泛应用于网络编程领域，特别是多路复用技术中。

当一个程序需要同时
处理多个连接或多个IO请求时，通常会使用Poll技术来实现非阻塞式IO。

常见的场景包括：
1. 基于TCP/IP协议的服务器端编程
2. Web服务器编程
3. 多媒体流媒体传输和播放
4. 异步任务处理与调度
在这些场景下，操作可能需要一段时间才能完成（如网络数据传输、文件加
载等），传统的阻塞式IO会严重影响程序的效率和用户体验。

而采用Poll技术后，程序可以高效地利用CPU资源，提供更好的性能和用户体验。

五、Poll实现原理及示例
Poll本质上是对底层操作系统提供的I/O多路复用功能的封装。

它会将所有需
要监控的IO操作加入到一个待处理的事件队列中，并在轮询期间不断地检查这些
事件是否已经完成。

接下来以一个简单的Web服务器为例，介绍Poll实现原理和示例代码：
// 创建socket并设置为非阻塞
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
// 绑定地址和端口号
struct sockaddr_in servaddr;
// ... 省略地址和端口号初始化代码
bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
// 监听连接请求
listen(sockfd, SOMAXCONN);
// 创建存放监听消息的文件描述符表
const int max_events = 100;
struct epoll_event events[max_events];
// 创建epoll实例并注册sockfd上的 EPOLLIN 事件
int epfd = epoll_create(max_events);
struct epoll_event event;
event.data.fd = sockfd;
event.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 设置监听读事件（EPOLLIN），采用边沿触发模式（EPOLLET）
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event);
while(true) {
int nfds = epoll_wait(epfd, events, max_events, -1); // 轮询等待事件发生
for(int i=0;i<nfds;++i) {
if(events[i].data.fd == sockfd) { // 判断是否是新连接请求
// 接受连接并设置为非阻塞
int conn_fd = accept(sockfd, nullptr, nullptr);
fcntl(conn_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
// 将新连接加入到epoll实例中
struct epoll_event ev;
ev.data.fd = conn_fd;
ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_fd, &ev);
}
else {
// 处理其他已完成的IO操作
// ...
}
}
}
六、总结
Poll是一种在计算机程序设计中常用的技术，能够有效提高程序的性能和资源利用率。

它通过使用轮询机制，在等待IO操作完成的同时，允许程序继续执行其他有意义的工作，并且可以高效地处理大量并发连接或IO请求。

在网络编程场景下尤为重要，通过采用非阻塞式IO和Poll技术，可以提供更快速、响应更及时的网络服务。

因此，熟练掌握Poll的使用方法和原理对于开发高性能网络应用来说非常关键。