【计算机网络】网络编程接口 Socket API 解读（3）
Socket 是网络协议栈暴露给编程人员的 API，相比复杂的计算机网络协议，API 对关键操作和配置数据进行了抽象，简化了程序编程。
本文讲述的 socket 内容源自 Linux man。本文主要对各 API 进行详细介绍，从而更好的理解 socket 编程。
poll
poll() 遵循 POSIX.1 - 2008
ppoll() 遵循 Linux
1.库
标准 c 库，libc, -lc2.头文件
3.接口定义
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout); int ppoll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, const struct timespec *_Nullable tmo_p, const sigset_t *_Nullable sigmask);4.接口描述
poll() 和 select() 做的事情差不多，它等待一个文件描述符集 I/O 就绪。Linux 的 epoll() 也是类似的，只是比 poll() 提供多了一些特性。
fds 参数是要监控的文件描述符集，是下面结构体的一个数组：
struct pollfd { int fd; short events; short revents; };由调用者指定 fds 的项数。
结构体中 fd 包含了一个打开的文件描述符，如果它是负值，那么 events 参数将被忽略，revents 返回 0。（也就是说 可以将 fd 设置为其补码就可以忽略它）。
events 参数是一个输入参数，通过按位掩码来标识应用感兴趣的文件描述符上的事件。参数可以设置为 0，那么就只能返回 POLLHUP/POLLERR/POLLNVAL 事件。
revents 是一个输出参数，由内核填充实际发生的事件。这些事件可以是 events 中指定的事件，也可以是 POLLHUP/POLLERR/POLLNVAL 中的一个。（events 中这三个事件对应的位并没有什么意义，只要对应的条件发生，revents 就会返回该事件。）
如果没有请求的事件（包括错误）发生，那么 poll() 会一直阻塞，直到有事件发生。
timeout 参数指定了 poll() 等待文件描述符就绪的毫秒数，该调用会一直阻塞直到：
- 文件描述符就绪
- 调用被信号打断
- 发生超时
同样，timeout 值也会向上近似到系统时钟粒度，由于内核调度延迟阻塞的事件可能会稍微多一点。如果 timeout 是负值，表示超时时间是无限长。如果 timeout 设置为 0，那么 poll() 会马上返回，即使没有任何文件描述符就绪。
events 和 revents 中各个位在 poll.h 中定义：
POLLIN
有数据可以读。
POLLPRI
文件描述符上有异常发生，可能是（1）TCP socket 上有带外数据（2）处于报文模式的伪终端主机发现了从机状态变化（3）cgroup.events 文件被修改了。
POLLOUT
当前可写，但是写大于 socket 或 pipe 中可用空间的数据仍然会导致阻塞（除非设置了 O_NONBLOCK）。
POLLRDHUP
流 socket 对端关闭了连接或者在写半连接时关机。这个定义依赖于 _GNU_SOURCE 宏定。
POLLERR
发生错误。如果文件描述符指向了 pipe 的写端，而读端关闭了，那么也会返回这个错误。
POLLHUP
挂断。在读取 pipe 或者流 socket 时，这个事件只表示对端关闭了其通道，后面的数据读取时，在通道中数据读尽后再继续读会返回 0（EOF）。
POLLNVAL
请求不合法：fd 没有打开。
在使用 _XOPEN_SOURCE 宏编译时，还会有以下一些事件，不过也没有提供太多信息：
POLLRDNORM
等同于 POLLIN。
POLLRDBAND
优先带宽数据可以读（通常在 Linux 上用）
POLLWRNORM
等同于 POLLOUT
POLLWRBAND
可能写了优先数据
ppoll()
ppoll() 和 poll() 的关系就像 select() 和 pselect() 的关系一样，ppoll() 为应用提供了等待信号或者就绪事件的安全方法。
除了 timeout 时间精度上的差异，以下两段代码几乎等效
ready = ppoll(&fds, nfds, tmo_p, &sigmask); sigset_t origmask; int timeout; timeout = (tmo_p == NULL) ? -1 : (tmo_p->tv_sec * 1000 + tmo_p->tv_nsec / 1000000); pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &sigmask, &origmask); ready = poll(&fds, nfds, timeout); pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &origmask, NULL);上面代码说成几乎等效而不是等效主要是因为负值的 timeout 会被 poll() 解释为一直等待，而 ppoll() 中负值的 *tmo_p 会报错。
可以参考 pselect(2) 来看为什么 ppoll 是必要的。
如果 sigmask 参数为 NULL，那么就不会有任何信号屏蔽操作，这时这两个接口唯一的区别就是时间精度。
tmo_p 指定了 ppoll() 会阻塞的时间上限，它是指向 timespec 结构体的指针，指针为空时，ppoll() 会一直阻塞。
5.返回值
成功时，poll() 返回一个非负数表示 pollfds 中有多少个文件描述符上有事件发生，即对应的 revents 有被更新为非 0 值。返回 0 表示没有任何文件描述符就绪并超时。
发生错误时，返回 -1，并设置errno 来指示错误类型。
错误值定义如下：
| EFAULT | fds 指向了进程外的地址空间 |
| EINTR | 请求事件发生前，发生了信号，具体参见 signal(7) |
| EIVAL | nfds 值超出了 RLIMIT_NOFILE 限制 |
| EINVAL | ppoll() 中的 *tmo_P 是一个非法值（负数） |
| ENOMEM | 没有足够内存来分配内核数据结构 |
一些其他 UNIX 系统上，如果内核无法发分配内核资源，poll() 可能会产生 EAGAIN 类的错误，而不像 Linux 上的 ENOMEM。POSIX 允许这种行为。所以，一个可移植的程序需要检测该错误，并重试，就像处理 EINTR 一样。
一些实现定义了非标准常量 INFTIM（-1），用作 poll() 的 timeout，但是这个常量并没有被被 glibc 提供。
6.注意
poll() 和 ppoll() 的行为不受 O_NONBLOCK 标志影响。
对于一个文件描述符正在被 poll() 监听却被另一个线程关闭了这种情况的讨论，可以参考 select(2)。
7.BUGS
可以参考 select(2) 中关于虚假就绪通知的讨论。
8.代码实例
该程序会打开命令行参数传进来的文件名并监听其 POLLIN 事件，程序会循环调用 poll() 来监听文件描述符，打印已经就绪的文件描述符数。对于每个就绪的文件描述符，程序会：
- 以可读的格式显示返回的 revents
- 如果文件描述符就绪，那么就从中读一些数据出来并打印
- 如果文件描述符不可读，但是发生了一些其他事件（比如 POLLHUP），就关闭文件描述符
假定我们在一个终端运行程序，让他打开一个 FIFO：
$ mkfifo myfifo $ ./poll_input myfifo在另一个终端打开 FIFO，并写入一些数据，然后关闭 FIFO：
$ echo aaaaabbbbbccccc > myfifo我们将在运行程序的终端上看到如下信息：
Opened "myfifo" on fd 3 About to poll() Ready: 1 fd=3; events: POLLIN POLLHUP read 10 bytes: aaaaabbbbb About to poll() Ready: 1 fd=3; events: POLLIN POLLHUP read 6 bytes: ccccc About to poll() Ready: 1 fd=3; events: POLLHUP closing fd 3 All file descriptors closed; bye从上面我们可以看到 poll() 返回了三次：
- 第一次返回是 POLLIN，表示文件描述符可读，另一个是 POLLHUP 表示文件描述符的另一个端关闭了。程序接着读取了一些可用的输入数据
- 第二次返回同样是这两个事件，依然消费了一些可用数据
- 最后一次返回，poll() 只有 POLLHUP 事件，然后关闭文件描述符并结束了程序。
#include #include #include #include #include #define errExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); \ } while (0) int main(int argc, char *argv[]) { int ready; char buf[10]; nfds_t num_open_fds, nfds; ssize_t s; struct pollfd *pfds; if (argc < 2) { fprintf(stderr, "Usage: %s file...\n", argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } num_open_fds = nfds = argc - 1; pfds = calloc(nfds, sizeof(struct pollfd)); if (pfds == NULL) errExit("malloc"); for (nfds_t j = 0; j < nfds; j++) { pfds[j].fd = open(argv[j + 1], O_RDONLY); if (pfds[j].fd == -1) errExit("open"); printf("Opened \"%s\" on fd %d\n", argv[j + 1], pfds[j].fd); pfds[j].events = POLLIN; } while (num_open_fds > 0) { printf("About to poll()\n"); ready = poll(pfds, nfds, -1); if (ready == -1) errExit("poll"); printf("Ready: %d\n", ready); for (nfds_t j = 0; j < nfds; j++) { if (pfds[j].revents != 0) { printf(" fd=%d; events: %s%s%s\n", pfds[j].fd, (pfds[j].revents & POLLIN) ? "POLLIN " : "", (pfds[j].revents & POLLHUP) ? "POLLHUP " : "", (pfds[j].revents & POLLERR) ? "POLLERR " : ""); if (pfds[j].revents & POLLIN) { s = read(pfds[j].fd, buf, sizeof(buf)); if (s == -1) errExit("read"); printf(" read %zd bytes: %.*s\n", s, (int) s, buf); } else { printf(" closing fd %d\n", pfds[j].fd); if (close(pfds[j].fd) == -1) errExit("close"); num_open_fds--; } } } } printf("All file descriptors closed; bye\n"); exit(EXIT_SUCCESS); } 下一篇 【计算机网络】网络编程接口 Socket API 解读（4）
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