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关于poll函数具体是干什么的,以及什么情况下使用等参考我的其他博客
常见系统调用一般对应内核中sys_函数名,比如我们想看poll机制,具体怎么查看源码呢?
notes:
很多其他博客都说poll调用的是内核函数sys_poll,结果在现在较新linux版本源码select.c中却找不到,较新linux版本中采用宏组合的方式来表示sys_poll,在select.c中,
我们应该查看的是SYSCALL_DEFINE3
/*
下列函数主要做了三件事
*/
SYSCALL_DEFINE3(poll, struct pollfd __user *, ufds, unsigned int, nfds, long, timeout_msecs){ struct timespec end_time, *to = NULL; int ret; if (timeout_msecs >= 0) { to = &end_time; poll_select_set_timeout(to, timeout_msecs / MSEC_PER_SEC, //是一个时间转换函数,根据传入的时间参数计算超时时间 //存放入一个 struct timespec结构体实例to中 NSEC_PER_MSEC * (timeout_msecs % MSEC_PER_SEC)); } ret = do_sys_poll(ufds, nfds, to); //调用do_sys_poll完成主要工作(实现轮询功能) if (ret == -EINTR) { //do_sys_poll被信号中断的处理 struct restart_block *restart_block; restart_block = ¤t_thread_info()->restart_block; restart_block->fn = do_restart_poll; restart_block->poll.ufds = ufds; restart_block->poll.nfds = nfds; if (timeout_msecs >= 0) {restart_block->poll.tv_sec = end_time.tv_sec; restart_block->poll.tv_nsec = end_time.tv_nsec; restart_block->poll.has_timeout = 1; } else restart_block->poll.has_timeout = 0; ret = -ERESTART_RESTARTBLOCK; } return ret;}
linux/poll.h struct poll_wqueues { poll_table pt; struct poll_table_page *table; struct task_struct *polling_task; int triggered; int error; int inline_index; struct poll_table_entry inline_entries[N_INLINE_POLL_ENTRIES]; }; typedef void (*poll_queue_proc)(struct file *, wait_queue_head_t *, struct poll_table_struct *); typedef struct poll_table_struct { poll_queue_proc qproc; } poll_table; //其中就只有一个函数指针成员 void poll_initwait(struct poll_wqueues *pwq) { init_poll_funcptr(&pwq->pt, __pollwait); //设置poll_table结构中的qproc函数指针为__pollwait函数, // 就是pwq->pt->qproc=__pollwait。这个函数是一个回调函数,基本上这种机制的实现,就是依靠回调函数了,用于存储回调函数的指针 pwq->polling_task = current; //调用poll_initwait时,其中的polling_task成员被赋值为当前进程的task_struct,也即current pwq->triggered = 0; pwq->error = 0; pwq->table = NULL; pwq->inline_index = 0; } /* do_sys_poll中首先把用户空间的struct pollfd拷贝到内核空间的struct poll_list类型的链表中(具体是块连接的形式),这链表的头定义在栈空间, 而其他成员则通过kmalloc在内核空间动态分配。 创建一个struct poll_wqueues类型的挑选队列,并由poll_initwait初始化,接着调用do_poll进入循环遍历poll_list的操作 */ int do_sys_poll(struct pollfd __user *ufds, unsigned int nfds, struct timespec *end_time) { struct poll_wqueues table; //创建一个struct poll_wqueues类型的挑选队列 int err = -EFAULT, fdcount, len, size; /* Allocate small arguments on the stack to save memory and be faster - use long to make sure the buffer is aligned properly on 64 bit archs to avoid unaligned access */ long stack_pps[POLL_STACK_ALLOC/sizeof(long)]; //为了加快处理速度和提高系统性能,这里优先使用已经定好的一个栈空间, //其大小为POLL_STACK_ALLOC,栈空间转换为struct poll_list结构,以存储需要被检测的文件描述符 struct poll_list *const head = (struct poll_list *)stack_pps; //struct poll_list类型的指针指向这个栈空间,便于之后块连接 struct poll_list *walk = head; unsigned long todo = nfds; //总共需要处理的文件描述符总数 if (nfds > rlimit(RLIMIT_NOFILE)) return -EINVAL; len = min_t(unsigned int, nfds, N_STACK_PPS); //找到nfds和N_STACK_PPS的较小者, //N_STACK_PPS就是计算前面默认的固定栈大小能够存储多少个struct pollfd的 for (;;) { walk->next = NULL; walk->len = len; if (!len) break; if (copy_from_user(walk->entries, ufds + nfds-todo, //重点,将用户空间的struct pollfd中的len个数据拷贝到内核空间walk->entries中 sizeof(struct pollfd) * walk->len)) goto out_fds; todo -= walk->len; if (!todo) break; /*POLLFD_PER_PAGE表示一页的内存能够存储多少个struct pollfd,可以计算一下,一页是4K,而struct pollfd的内存占用8个字节, 就是一页的内存可以将近存储512个描述符。如果在分配一页的内存之后,还不够nfds来用,没关系,循环不会退出的, 会再分配一个页,并且所有分配的块都被struct poll_list链接起来,上面可以看到,这个结构有一个next域,就是专门做这个的。 */在这之后,就会形成一个以stack_pps存储空间为头,然后一页一页分配的内存为接点的链表,这个链表上就存储了poll调用时传入的所有的文件描述符。 len = min(todo, POLLFD_PER_PAGE); size = sizeof(struct poll_list) + sizeof(struct pollfd) * len; walk = walk->next = kmalloc(size, GFP_KERNEL); if (!walk) { err = -ENOMEM; goto out_fds; } } poll_initwait(&table); //初始化挑选队列table,其中的polling_task成员被赋值为当前进程的task_struct,即current,回调函数指针设置为 __pollwait fdcount = do_poll(nfds, head, &table, end_time); //循环遍历poll_list链表,检测每个节点中的存储fd的数组, //将链表上的所有struct pollfd中的revents的状态写入到用户空间 poll_freewait(&table);//释放 for (walk = head; walk; walk = walk->next) { struct pollfd *fds = walk->entries; int j; for (j = 0; j < walk->len; j++, ufds++) if (__put_user(fds[j].revents, &ufds->revents)) goto out_fds; } err = fdcount; out_fds: walk = head->next; while (walk) { struct poll_list *pos = walk; walk = walk->next; kfree(pos); } return err; } /* 其中参数nfds为用户传入的整数,代表传入的pollfd的数量,而head即为拷贝后的poll_list链表,wait是挑选队列,而end_time就是超时时间。 do_poll对poll_list链表进行循环处理,对于单个fd,则调用do_pollfd进行处理。另外注意到在一次遍历之后一旦返现do_pollfd的返回值不为0, 则说明该描述符可操作,计入count,如果count不为0或者超时则直接跳出循环,并返回活跃描述符的计数。 */ static int do_poll(unsigned int nfds, struct poll_list *list, struct poll_wqueues *wait, struct timespec *end_time){ poll_table* pt = &wait->pt; ktime_t expire, *to = NULL; int timed_out = 0, count = 0; unsigned long slack = 0; /* Optimise the no-wait case */ if (end_time && !end_time->tv_sec && !end_time->tv_nsec) { pt = NULL; timed_out = 1; } if (end_time && !timed_out) slack = estimate_accuracy(end_time); for (;;) { struct poll_list *walk; for (walk = list; walk != NULL; walk = walk->next) { //循环遍历poll_list链表 struct pollfd * pfd, * pfd_end; pfd = walk->entries; pfd_end = pfd + walk->len; for (; pfd != pfd_end; pfd++) { /* * Fish for events. If we found one, record it * and kill the poll_table, so we don't * needlessly register any other waiters after * this. They'll get immediately deregistered * when we break out and return. */ if (do_pollfd(pfd, pt)) { //对于每个fd,都调用do_pollfd函数,如果返回值不为0,则说明描述符准备就绪,可操作,count加1 count++; pt = NULL; } } } /* * All waiters have already been registered, so don't provide * a poll_table to them on the next loop iteration. */ pt = NULL; if (!count) { count = wait->error; if (signal_pending(current)) count = -EINTR; } if (count || timed_out) break; /* * If this is the first loop and we have a timeout * given, then we convert to ktime_t and set the to * pointer to the expiry value. */ if (end_time && !to) { expire = timespec_to_ktime(*end_time); to = &expire; } if (!poll_schedule_timeout(wait, TASK_INTERRUPTIBLE, to, slack)) timed_out = 1; } return count;}以下这段总结摘自: http://blog.csdn.net/zmxiangde_88/article/details/8099049 这个函数有以下几个要注意的点: 信号处理保障。在这个函数中先将当前进程设置为可以被信号中断,就是set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE)这一行,后面还会检查是否有需要处理的信号signal_pending(current)。这里的意思是就算是poll调用进入到sys_poll系统调用之后,也可以接收外部信号,从而退出当前系统调用(因为我们知道一般的系统调用都不会被中断的,所以系统调用一般都尽量很快的返回)。 外部大循环退出的条件,外部大循环退出的条件只有if (count || !*timeout) break;后面的条件容易理解,就是超时,前面的count是什么意思?它在每次调用do_pollfd函数之后,都有可能会加1,其实调用do_pollfd就是检查socket描述符状态的变化,如果有变化,就会使count加1,所以在结束内部遍历之后,count保存了所有的有状态变化的socket描述符数量。 这个函数会对之前以head为头结点的链表进行遍历,然后链表上每个结点中都包含很多很多的struct pollfd进行遍历(这些struct pollfd都被存储在struct poll_list结构的数组字段struct pollfd entries里面。 然后对每个struct pollfd调用do_pollfd(这会调用很多次,根据你传入多少个socket描述符而定),这个函数需要两个参数,一个是struct pollfd,这没得说的,另一个是刚刚初始化的table,就是那个暂时只是包含__pollwait回调指针的结构,还记得吧。 /* * Fish for pollable events on the pollfd->fd file descriptor. We're only * interested in events matching the pollfd->events mask, and the result * matching that mask is both recorded in pollfd->revents and returned. The * pwait poll_table will be used by the fd-provided poll handler for waiting, * if non-NULL. */ /* do_pollfd调用驱动提供的poll函数,如果没有则永远返回0。poll 返回位掩码, 它描述哪个操作可马上被实现; 例如, 如果设备有数据可用, 一个读可能不必睡眠而完成; poll 方法应当指示这个时间状态。 */ static inline unsigned int do_pollfd(struct pollfd *pollfd, poll_table *pwait){ unsigned int mask; int fd; mask = 0; fd = pollfd->fd; if (fd >= 0) { int fput_needed; struct file * file; file = fget_light(fd, &fput_needed);//根据 fd 指定的索引,从当前进程描述符中取出相应的 file 对象 mask = POLLNVAL; if (file != NULL) { mask = DEFAULT_POLLMASK; if (file->f_op &&file->f_op->poll) { /*调用file->f_op->poll(file,pwait),这是这个函数的核心调用,这其实也是linux的VFS的一部分,这会根据当前的文件是什么类型的文件来选择调用的入口, 如file是socket网络文件,此时调用的就是由网络驱动设备来实现的poll,如果file是ext3等文件系统上打开的一个文件,那就会调用由该文件系统来实现的poll函数*/ if (pwait) pwait->key = pollfd->events | POLLERR | POLLHUP; mask = file->f_op->poll(file, pwait); } /* Mask out unneeded events. */ mask &= pollfd->events | POLLERR | POLLHUP; fput_light(file, fput_needed); } } pollfd->revents = mask; //可以看出pollfd中的revents最后其实是被do_pollfd修改 return mask;} //注明:以下摘自http://blog.csdn.net/zmxiangde_88/article/details/8099049 那么各种类型的驱动poll函数机制是怎么样的呢? 后续更新 3.POLL机制总结 调用poll函数。 进入sys_poll等系列内核调用。 准备数据:,注册__pollwait(这是通过初始化poll_wqueues来完成的),复制数据至内核,重新组织成struct poll_list等等。 对所有的struct pollfd循环,以调用do_pollfd函数。 do_pollfd调用file->f_op->poll函数。 然后调用__pollwait创建一个struct poll_table_entry,并将其与当前进程绑定。 将当前进程挂在socket的等待队列上。 有数据就绪时唤醒进程。