《Linux 核心 IO 模型深析（中篇）：探索Cmake与多路转接的高效实现poll》
前引：IO 是 Linux 系统性能的核心瓶颈之一，所有 IO 操作本质上都离不开 “等待” 与 “拷贝” 两个关键步骤。在五种经典 IO 模型中，非阻塞 IO 以 “轮询” 打破传统阻塞限制，多路转接 IO 凭 “多文件描述符监听” 实现高效等待，二者凭借独特的工作逻辑，成为高并发、低延迟场景的核心选择。本文将深入剖析两种模型的底层原理、工作流程、优劣势差异，以及实际开发中的落地要点，帮助开发者真正理解其设计思想并灵活运用！
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【一】Cmake替代make
理解：Cmake中输入目标和源文件，可以自己调用make生成，更加简化，主流
使用方法：
（1）先安装：需要sudo权限
# Ubuntu/Debian sudo apt update && sudo apt install cmake -y # 验证安装（显示版本即成功） cmake --version（2）准备一个空目录
因为Cmake会产生一堆副文件，避免污染重要目录的源码，比如我创建了一个名为 build 目录
（3）三步上篮
在需要生成的源码同目录下创建 CMakeLists.txt文件，添加下面的代码内容：
第一行直接复制，第二行和第三行按照对应情况修改即可
# 最低CMake版本要求（根据自己安装的版本调整，比如3.10） cmake_minimum_required(VERSION 3.10) # 项目名（随便取，比如myapp） project(myapp) # 生成可执行文件：可执行文件名为myapp，编译的源文件是main.c add_executable(myapp main.c)（4）效果
例如：用 cmake 指令调用 CMakeLists.txt 文件会直接生成 makefile 文件，再手动 make 指令
如果要生成多个可执行程序：如果修改了源码，再重新 make /make clean即可，和之前一样
【二】poll接口介绍
（1）函数原型
#include <poll.h> int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);（2）参数说明
（1）第一个参数
参数描述：指向结构体 pollfd 类型的指针（管理多个文件描述符可以是 struct polled 类型的数组）
struct pollfd { int fd; // 要监听的文件描述符（-1 表示忽略此结构体） short events; // 要监听的事件（输入参数，由程序设置） short revents; // 实际发生的事件（输出参数，由内核填充） };监听事件选项：即 events 由你设置选项，revents 由poll调用之后由操作系统给你填写
| 事件标识 | 含义（events 输入） | 含义（revents 输出） |
|---|---|---|
| POLLIN | 监听 “可读” 事件 | 该 fd 有数据可读 |
| POLLOUT | 监听 “可写” 事件 | 该 fd 可写入数据 |
| POLLERR | 无需主动设置 | 该 fd 发生错误 |
| POLLHUP | 无需主动设置 | 该 fd 对应的连接关闭（如 socket 断开） |
| POLLNVAL | 无需主动设置 | fd 无效（如未打开） |
（2）第二个参数
参数描述：数组中有效结构体的数量（必须大于0），可理解为监听的文件描述符个数
（3）第三个参数
参数描述：超时时间（单位：毫秒）（>0 最大返回时间 =0 非阻塞立刻返回 =-1 阻塞使用）
（3）返回值
- 成功：返回就绪的文件描述符总数（可能为 0，即超时）
- 失败：返回 -1，且设置 errno（如 EINTR 表示被信号中断，可重试）
（4）特点
（1）只要有事件就绪就会一直通知你，这和select通知特点一样
（2）监听个数由用户决定，受限于系统资源，而select受限于自身数组
（3）输入和输出分离，而select输入输出是合并的
（4）每次调用不需要重新设置监听集合
（5）函数使用
（1）建立关心数组
#define max_num_size 10 struct pollfd fds[max_num_size];（2）初始化关心数组
void Initialize_struct() { for(int i=0;i<max_num_size;i++) { fds[i].fd=-1; } }（3）设置poll
先将listen套接字添加到关心数组，再根据poll的返回值判断是否需要处理新链接
void Deal() { //初始化结构体 Initialize_struct(); //将listen套接字添加到关心结构体 fds[0].fd=_V.Fd(); fds[0].events=POLLIN; for(;;) { //计算关心的个数 int nods=0; for(nods=0;nods<max_num_size;nods++) { if(fds[nods].fd==-1)continue; else nods++; } //调用poll int po = poll(fds, nods, 1000); // 判断事件 switch (po) { case 0: { std::cout << "没有客户端访问我...." << std::endl; } case -1: { // log_message(LOG_LEVEL_ERROR,__FILE__,__LINE__,"错误码：%d,错误信息：%s",errno,strerror(errno)); break; } default: { // 处理新链接 Handle(); } } } }（4）任务处理
遍历关心数组：
如果是listen套接字 并且 该套接字准备就绪，就将accept返回的文件描述符重新添加到关心数组
如果不是listen套接字 并且 该套接字又准备就绪，说明是读端（只关心了读），可以直接recv
void Handle() { for(int i=0;i<max_num_size;i++) { //如果是listen套接字且listen套接字准备就绪 if(fds[i].fd==_V.Fd() && fds[i].revents & POLLIN) { Accept(); } else if(fds[i].revents & POLLIN)//需要判断该文件描述符的读端是否就绪 { Recv(i); } } }（5）添加新链接
找到下标为 -1 的空余结构体位置，将accept返回的进行添加
void Accept() { //获取accept文件描述符 int fd = _V.Accept(); //添加到关心结构体 int i; for(i=0;i<max_num_size;i++) { if(fds[i].fd==-1)break; } if(i==max_num_size) { std::cout<<"满了.....hhhhhhhh"<<std::endl; close(fd); } //添加 fds[i].fd=fd; fds[i].events=POLLIN; }（6）读取数据
读取对应文件描述符即可
void Recv(int i) { char buffer[1024] = {0}; ssize_t d = recv(fds[i].fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0); if (d > 0) { buffer[d] = 0; std::cout << "客户端发送了数据 : "; std::cout << buffer << std::endl; }else if (d == 0) { // 对方断开了连接 close(fds[i].fd); fds[i].fd = -1; // 关闭当前的文件描述符，并且从数组中删掉 } else { // 读取错误 close(fds[i].fd); fds[i].fd = -1; } }（6）效果演示
首先我们创建Cmake文件：
避免垃圾信息干扰当前目录，我们新建一个目录，执行 cmake .. 指令，再执行make，运行程序
运行效果：
（7）完整代码
注意：以下类中，Accept（）为服务器 accept 函数
// 辅助数组大小 #define max_num_size 10 class Media { public: void Install() { _V.Socket(); // 绑定 _V.Bind(); // 发起连接 _V.Listen(); } void Initialize_struct() { for(int i=0;i<max_num_size;i++) { fds[i].fd=-1; } } void Accept() { //获取accept文件描述符 int fd = _V.Accept(); //添加到关心结构体 int i; for(i=0;i<max_num_size;i++) { if(fds[i].fd==-1)break; } if(i==max_num_size) { std::cout<<"满了.....hhhhhhhh"<<std::endl; close(fd); } //添加 fds[i].fd=fd; fds[i].events=POLLIN; } void Recv(int i) { char buffer[1024] = {0}; ssize_t d = recv(fds[i].fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0); if (d > 0) { buffer[d] = 0; std::cout << "客户端发送了数据 : "; std::cout << buffer << std::endl; }else if (d == 0) { // 对方断开了连接 close(fds[i].fd); fds[i].fd = -1; // 关闭当前的文件描述符，并且从数组中删掉 } else { // 读取错误 close(fds[i].fd); fds[i].fd = -1; } } void Handle() { for(int i=0;i<max_num_size;i++) { //如果是listen套接字且listen套接字准备就绪 if(fds[i].fd==_V.Fd() && fds[i].revents & POLLIN) { Accept(); } else if(fds[i].revents & POLLIN)//需要判断该文件描述符的读端是否就绪 { Recv(i); } } } void Deal() { //初始化结构体 Initialize_struct(); //将listen套接字添加到关心结构体 fds[0].fd=_V.Fd(); fds[0].events=POLLIN; for(;;) { //计算关心的个数 int nods=0; for(nods=0;nods<max_num_size;nods++) { if(fds[nods].fd==-1)continue; else nods++; } //调用poll int po = poll(fds, nods, 1000); // 判断事件 switch (po) { case 0: { std::cout << "没有客户端访问我...." << std::endl; } case -1: { // log_message(LOG_LEVEL_ERROR,__FILE__,__LINE__,"错误码：%d,错误信息：%s",errno,strerror(errno)); break; } default: { // 处理新链接 Handle(); } } } } private: Server _V; struct pollfd fds[max_num_size]; };
