Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

Троан Эрик В.

32: } else if (i > 0) {

33: buf[i] = '\0';

34: printf("чтение: %s", buf);

35: }

36:

37: /* читать из другого файлового дескриптора */

38: fd = (fd + 1) % 2;

39: }

40: }

Важное различие между

mpx-nonblock

и

mpx-blocks

состоит в том, что программа

mpx-nonblock

не закрывается, когда один из каналов, из которого она считывает, закрыт. Неблокируемый

read

из канала без записывающих

устройств возвращает 0 байт, из канала с таковыми, но без доступных данных

read

возвращает

EAGAIN

.

Простое переключение неблокируемого ввода-вывода между дескрипторами файлов достается высокой ценой. Программа всегда опрашивает два файловых дескриптора для ввода — она никогда не блокируется. Постоянная работа программы приносит системе массу проблем, поскольку операционная система не может перевести процесс в режим ожидания (попробуйте запустить 10 копий

mpx-nonblock

в своей системе и посмотрите, как это скажется на ее производительности).

13.1.2. Мультиплексирование с помощью

poll

Для эффективного мультиплексирования Linux предоставляет системный вызов

poll

, позволяющий процессу блокировать одновременно несколько файловых дескрипторов. Постоянно проверяя каждый файловый дескриптор, процесс создает отдельный системный вызов, определяющий, из каких файловых дескрипторов процесс будет читать, а на какие — записывать. Когда один или несколько таких файлов имеют данные, доступные для чтения, или могут принимать данные, записываемые в них,

poll

завершается, и приложение может считывать и записывать данные в дескрипторах, не беспокоясь о блокировке. После обработки этих файлов процесс создает еще один вызов

poll

, блокируемый до готовности файла. Ниже показано определение

poll

.

#include <sys/poll.h>

int poll(struct pollfd * fds, int numfds, int timeout);

Последние два параметра очень просты;

numfds

задает количество элементов в массиве, на который указывает первый параметр, a

timeout

определяет, насколько долго

poll

должна ожидать события. Если в качестве тайм-аута задается 0,

poll

никогда не входит в состояние тайм-аута.

Первый параметр,

fds

, описывает, какие файловые дескрипторы следует контролировать, и для каких типов ввода-вывода. Это указатель на массив структур

struct pollfd

.

struct pollfd {

 int fd; /* файловый дескриптор */

 short events; /* ожидаемые события ввода-вывода */

 short revents; /* происшедшие события ввода-вывода */

};

Первый элемент,

fd

, является контролируемым файловым дескриптором, а элемент events описывает, какие типы событий подлежат мониторингу. Последний представляет собой один или несколько перечисленных флагов, объединенных с помощью логического "ИЛИ".

POLLIN	Нормальные данные доступны для считывания из файлового дескриптора.
POLLPRI	Приоритетные (внешние) данные доступны для считывания.
POLLOUT	Файловый дескриптор может принимать записываемые на него данные.

Элемент

revents

структуры

struct pollfd

заполняется системным вызовом

poll

и отражает состояние файлового дескриптора

fd

. Это похоже на элемент

events

,

но вместо определения интересующих приложение событий ввода-вывода он определяет доступные такие типы. Например, если приложение контролирует канал как для чтения, так и для записи (

events

установлено в

POLLIN | POLLOUT

), после успешного вызова

poll

в

revents

устанавливается бит

POLLIN

, если канал готов для чтения, и бит

POLLOUT

, если в канале имеется пространство для записи дополнительных данных. Если верно и то, и другое, устанавливаются оба бита.

Существует несколько битов, которые ядро может установить в

revents

, но которые невозможно установить в

events

.

POLLERR	В дескрипторе файла имеется ожидающая ошибка; выполнение системного вызова на файловом дескрипторе приведет к установке errno в подходящий код.
POLLHUP	Файл был отключен; в него больше невозможно ничего записывать (хотя могут остаться данные для считывания). Это происходит в случае отключения терминала либо закрытия удаленного конца канала или сокета.
POLLNVAL	Файловый дескриптор недоступен (он не относится к открытому файлу).

Возвращаемое значение

poll

равно нулю в случае тайм-аута вызова, -1 в случае ошибки (например,

fds

— неверный указатель; ошибки в самих файлах вызывают установку

POLLERR

), или же положительное число, описывающее количество файлов с ненулевыми элементами revents.

В отличие от неэффективного метода мультиплексирования входных и выходных данных из каналов, используемого ранее,

poll

довольно легко решает ту же проблему. Применяя

poll

к файловым дескрипторам одновременно для обоих каналов, мы знаем, что когда

poll

возвращается, один из каналов готов для чтения либо закрыт. Мы проверяем элемент

revents

для обоих файловых дескрипторов, чтобы узнать, какие действия предпринять, и по завершении возвращаемся в вызов

poll

. Теперь большая часть времени тратится на блокирование вызова

poll

, а не на постоянную проверку файловых дескрипторов, использующих неблокируемый ввод-вывод, что значительно уменьшает нагрузку на систему. Ниже показан код

mpx-poll

.

 1: /* mpx-poll.с */

 2:

 3: #include <fcntl.h>

 4: #include <stdio.h>

 5: #include <sys/poll.h>

 6: #include <unistd.h>

 7:

 8: int main(void) {

 9: struct pollfdfds[2];

10: char buf [4096];

11: int i, rc;

12:

13: /* открыть оба канала */

14: if ( (fds[0].fd = open("p1", O_RDONLY | O_NONBLOCK)) < 0) {

15: perror("open p1");

16: return 1;

17: }

18:

19: if ((fds[1].fd = open("p2", O_RDONLY | O_NONBLOCK)) < 0) {

20: perror("open p2");

21: return 1;

22: }

23:

24: /* начать чтение из обоих файловых дескрипторов */