select poll epoll使用示例

select，poll，epoll都是IO多路複用的機制。I/O多路複用就通過一種機制，可以監視多個描述符，一旦某個描述符就緒（一般是讀就緒或者寫就緒），能夠通知程序進行相應的讀寫操作。
這三個方法都要調用驅動中的struct file_operations中的.poll方法。poll是一個函數指針，申明如下
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
在驅動中poll的實現方法如下：
.....
static unsigned int Test_poll(struct file *filp, poll_table *wait)
{
unsigned int mask = 0;
.........
poll_wait(filp, &(int_queue), wait);
if(read ready)
{
mask |=POLLIN | POLLRDNORM;
}
if(write ready)
{
mask |=return POLLOUT | POLLWRNORM;
}
............
return mask ;
}
static const struct file_operations Test_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.......
.poll = Test_poll ,
.......
};
注意：.poll本身是不會阻塞的，不論讀寫條件是否滿足，都會立即返回。阻塞是在調用 .poll的時候實現的，poll返回0的時候，將阻塞，等待int_queue。
int_queue是一個類型爲wait_queue_head_t結構的等待隊列。
在驅動初始化的時候調用init_waitqueue_head(&(int_queue));初始化等待隊列
當讀寫條件滿足的時候，調用wake_up_interruptible(&( int_queue));喚醒等待隊列

poll方法返回的數據如下：
常量說明
POLLIN 普通或優先級數據可讀
POLLRDNORM 普通數據可讀
POLLRDBAND 優先級數據可讀
POLLPRI 高優先級數據可讀
POLLOUT 普通數據可寫
POLLWRNORM 普通數據可寫
POLLWRBAND 優先級數據可寫
POLLERR 發生錯誤
POLLHUP 發生掛起
POLLNVAL 描述字不是一個打開的文件

1 select的實現示例
select相關函數原型如下：

int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset,fd_set *exset,struct timeval *timeout);
maxfd是需要監視的最大的文件描述符值+1，例如如果我們分別要監視3個文件描述符fd1 fd2 fd3 ,數值分別爲100,500,1000，那麼maxfd就必須寫1001。
rdset,wrset,exset分別對應於需要檢測的可讀文件描述符的集合，可寫文件描述符的集合及異常文件描述符的集合。
timeout 爲設置的超時時間，如果爲NULL，則一直等待，直到監視的資源可用。
函數返回值：小於0 函數執行出錯，超時將返回0 。大於0 表示有資源可用的數目，例如我們分別監視了fd1 fd2 fd3 那麼如果fd1 發的同時可以寫了則返回2。

對fd_set的操作可以通過下面的宏來操作：
FD_ZERO(fd_set*); 用來清空fd_set集合，即讓fd_set集合不再包含任何文件句柄。
FD_SET(int ,fd_set *); 用來將一個給定的文件描述符加入fd_set集合之中
FD_CLR(int ,fd_set*); 用來將一個給定的文件描述符從集合中刪除
FD_ISSET(int ,fd_set*);檢測fd在fdset集合中是否存在，存在返回真，否則，返回假（也可以認爲集合中指定的文件描述符是否可以讀寫）。
這裏需要注意的是select執行的時候，rdset、wrset、exset、timeout、會被改變，所以每次執行select前一定要重新設置下。例如rdset分別監視fd1 fd2 fd3，當fd3可以讀都，select返回，那麼這個時候rdset就只設置了fd3，如果我們沒有重新設置，那fd1 fd2就監視不到了。同樣timeout也是一樣，當超時返回後，timeout變爲0，如果這個時候沒有重新設置,那麼select函數就會立即返回了，無論是否資源可用。

下面是示例代碼：
void * Test_select( void* arg )
{
fd_set fdsi;
fd_set fdso;
int maxfdp ;
int ret;
struct timeval timeout;
int fd ,fd2;
fd = open(DEV_FILENAME, O_RDWR );
if(fd<0)
{
printf("open device error\r\n");
return NULL ;
}
fd2 = open(DEV_FILENAME2, O_RDWR );
if(fd<0)
{
printf("open device error\r\n");

return NULL ;
}
maxfdp = fd>fd2?fd+1:fd2+1 ;
while(exitFlag==0)
{
timeout.tv_sec=1;//1秒超時
timeout.tv_usec = 0;
FD_ZERO(&fdsi);
FD_SET(fd,&fdsi);
FD_SET(fd2,&fdsi);

FD_ZERO(&fdso);
FD_SET(fd,&fdso);
FD_SET(fd2,&fdso);

ret = select(maxfdp,&fdsi,&fdso,NULL,&timeout);
//如果不需要超時可以改爲 ret = select(maxfdp,&fdsi,&fdso,NULL,NULL);
if(ret==0)
{
printf("select timeout\r\n");
continue;
}
else if(ret<0)
{
printf("select error\r\n");
exitFlag= 1;
}
else
{

if(FD_ISSET(fd,&fdsi))
{
//read data;
}
else if(FD_ISSET(fd,&fdso))
{
//write data;
}

if(FD_ISSET(fd2,&fdsi))
{
//read data;
}
else if(FD_ISSET(fd2,&fdso))
{
//write data;
}
}
}
close(fd );
close(fd2 );
return NULL;
}
說明：在系統內核中select是採用輪詢來處理的，如果需要監視的文件描述符越多，就需要消耗更多的資源。所以如果要監視很多文件描述符，最好使用epoll(epoll在後面會介紹)。
select監視的最大數量有限制，通常是1024。

2 poll的實現示例
poll實現比select簡單，只有一個函數就可以了，函數原型如下
int poll (struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
參數fds ：pollfd 結構體的指針，這個結構描述了需要監視的文件描述符和我們關心的事件。這個函數也可以監視多個文件描述符。
struct pollfd結構描述如下
struct pollfd
{
int fd; /* poll 的文件描述符. */
short int events; /* fd 上感興趣的事件(需要等待的事件). */
short int revents; /* fd 上實際發生的事件. 也就是poll返回時的狀態*/
};
參數 nfds：fds的個數，也就是要監視的文件描述符的個數。
參數 timeout ：超時的毫秒數，如果爲-1則表示永遠等待。
函數返回值返回0表示超時返回值小於0函數出錯，大於0 實際可用的資源數

下面是示例代碼：
void * Test_poll( void* arg )
{
struct pollfd Events[2] ;
int ret;
int fd ,fd2;
fd = open(DEV_FILENAME, O_RDWR );
if(fd<0)
{
printf("open device error\r\n");
return NULL ;
}
fd2 = open(DEV_FILENAME2, O_RDWR );
if(fd<0)
{
printf("open device error\r\n");
return NULL ;
}
Events[0].fd = fd;
Events[0].events = POLLIN | POLLERR; /*關心讀取和出錯事件*/

Events[1].fd = fd2;
Events[1].events = POLLIN | POLLERR; /*關心讀取和出錯事件*/
while(exitFlag==0)
{
ret = poll ((struct pollfd *)&Events[0], 2, -1);//如果要設置超時可以把-1改爲要設置的超時的毫秒數
if(ret==0)
{
printf("poll timeout\r\n");
continue;
}
else if(ret<0)
{
printf("poll error\r\n");
exitFlag= 1;
}
else
{
if (Events[0].revents & POLLERR)
{
printf ("device error!\n");
}
if (Events[1].revents & POLLERR)
{
printf ("device error!\n");
}

if (Events[0].revents & POLLIN) {
//read data;
}

if (Events[1].revents & POLLIN) {
//read data;
}
}
}
close(fd );
close(fd2 );
return NULL;
}
說明：poll函數的實現方法和select類似，所以等待的文件描述符越多，越消耗資源。

3 epoll實現說明
epoll實現很簡單，就三個函數就解決了，下面是函數申明：
int epoll_create(int size);
這個函數的功能創建一個epoll的句柄，當創建好epoll句柄後，它就是會佔用一個fd值所以使用完epoll後一定要close掉，避免佔用資源。
參數size：用來告訴內核這個監聽的數目一共有多少。自從Linux 2.6.8開始，size參數被忽略，但是依然要大於0。
返回值：成功返回epoll的句柄，失敗返回-1。

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；
參數 epfd： epoll的句柄，是epoll_create()的返回值
參數 op：操作碼。用三個宏來表示的
EPOLL_CTL_ADD：註冊新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經註冊的fd的監聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個fd；
參數 fd：要監視的文件描述符。
參數event ：要監視的事件的描述。
struct epoll_event的結構說明如下：
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* 需要監視的事件，如EPOLLIN、EPOLLOUT等等 */
epoll_data_t data; /* 用戶數據*/
};
typedef union epoll_data
{
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;
返回值：0成功，小於0 失敗

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
該函數等待事件產生。
參數epfd： epoll的句柄
參數events：從內核得到的事件集合
參數maxevents：events的大小。events的大小取決於可能同時產生的事件的數量。例如我們雖然同時監視了fd1 fd2 fd3 三個文件描述符，但是這3個之間是不可能同時可讀或者可寫的，那麼將maxevents設置爲1也沒有問題，但是如果三個事件可能會同時產生，那麼最好就設置爲3。如果設置爲1,3個事件同時產生，epoll_wait第一次返回的時候就會只返回第一事件了。（不過在此調用這個函數的時候，會馬上返回。例如當fd1 fd2 fd3同時可讀，但是maxevents爲1時，那麼第一次調用epoll_wait返回值爲1，報告fd1的時間，第二次調用，馬上返回1，調用fd2的事件，第三次調用馬上返回1，報告fd3的事件.而如果maxevents爲3的話，當fd1 fd2 fd3同時可讀，epoll_wait返回值爲3，同時報告fd1 fd2 fd3的事件）。
參數timeout：超時的毫秒數，如果爲-1表示一直等待直到事件產生。
返回值：超時返回0 ，返回小於0 函數執行失敗，大於0，返回值爲實際的事件數目。

下面是示例代碼：
static int epoll_register( int epoll_fd, int fd )
{
struct epoll_event ev;
int ret, flags;
/*****************************************/
flags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
//資料上說需要設置爲非阻塞的方式，我試了下，似乎不設置爲非阻塞的方式也不會出錯
/**********************************************/
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = fd;
ret = epoll_ctl( epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev );
return ret;
}
void * Test_epoll( void* arg )
{
int epoll_fd ,ret ;
int count =0;
struct epoll_event events[2];
int ne, nevents;
int fd ,fd2;
fd = open(DEV_FILENAME, O_RDWR );
if(fd<0)
{
printf("open device error\r\n");
return NULL ;
}
fd2 = open(DEV_FILENAME2, O_RDWR );
if(fd<0)
{
printf("open device error\r\n");
return NULL ;
}
epoll_fd = epoll_create(1);
epoll_register( epoll_fd, fd );
epoll_register( epoll_fd, fd2 );
while(exitFlag==0)
{
nevents = epoll_wait( epoll_fd, events, 2, -1 );
if (nevents < 0)
{
exitFlag =1；
printf("epoll_wait() unexpected error: %s", strerror(errno));
}
for (ne = 0; ne < nevents; ne++)
{
if ((events[ne].events & (EPOLLERR|EPOLLHUP)) != 0)
{

}
if ((events[ne].events & EPOLLIN) != 0)
{
if( fd == events[ne].data.fd)
{
//read data;
}
else if( fd2 == events[ne].data.fd)
{
//read data;
}
}
}
}
epoll_ctl( epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL );
epoll_ctl( epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, fd2, NULL );
ret=close(epoll_fd);

return NULL;
}

最後總結：
（1）select，poll實現需要自己不斷輪詢所有fd集合，直到設備就緒，期間可能要睡眠和喚醒多次交替。而epoll其實也需要調用epoll_wait不斷輪詢就緒鏈表，期間也可能多次睡眠和喚醒交替，但是它是設備就緒時，調用回調函數，把就緒fd放入就緒鏈表中，並喚醒在epoll_wait中進入睡眠的進程。雖然都要睡眠和交替，但是select和poll在“醒着”的時候要遍歷整個fd集合，而epoll在“醒着”的時候只要判斷一下就緒鏈表是否爲空就行了，這節省了大量的CPU時間。這就是回調機制帶來的性能提升。
（2）select，poll每次調用都要把fd集合從用戶態往內核態拷貝一次，並且要把current往設備等待隊列中掛一次，而epoll只要一次拷貝，而且把current往等待隊列上掛也只掛一次（在epoll_wait的開始，注意這裏的等待隊列並不是設備等待隊列，只是一個epoll內部定義的等待隊列）。這也能節省不少的開銷。
所以最好儘量使用epoll。他的速度更快，系統開銷更小。

select poll epoll使用示例

lightdb hash index的性能和限制

linux shell 腳本學習

linux init進程

imx6q yocto 添加自己的應用程序

android Audio 詳解（一）

android init.rc文件語法詳解(續)

Mac下配置sublime實現LaTeX

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結