一、概念
1、poll情景描述
以按键驱动为例进行说明，用阻塞的方式打开按键驱动文件/dev/buttons，应用程序使用read()函数来读取按键的键值。这样做的效果是：如果有按键按下了，调用该read()函数的进程，就成功读取到数据，应用程序得到继续执行；倘若没有按键按下，则要一直处于休眠状态，等待这有按键按下这样的事件发生。
这种功能在一些场合是适用的，但是并不能满足我们所有的需要，有时我们需要一个时间节点。倘若没有按键按下，那么超过多少时间之后，也要返回超时错误信息，进程能够继续得到执行，而不是没有按键按下，就永远休眠。这种例子其实还有很多，比方说两人相亲，男方等待女方给个确定相处的信，男方不可能因为女方不给信，就永远等待下去，双方需要一个时间节点。这个时间节点，就是说超过这个时间之后，不能再等了，程序还要继续运行，需要采取其他的行动来解决问题。
example：
单片机编程，等待IIC设备一个事件的发生，如果在允许的时间内发生了就返回1（SUCCESS），否则返回0（ERROR）。
uint8_t I2C_WaitForEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT,int32_t delay) { while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT) && (delay-- > 0)); if(delay < 0){ return 0; } return 1; }
此段函数代码可以这样来调用，如下：
int8_t I2C_EE_PageWrite(u8* pBuffer, u16 WriteAddr, u8 NumByteToWrite) { ............. if(I2C_WaitForEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED, 100000) != 1){ return -1; } ............ }
这个例子是STM32单片机写i2cflash--AT24C02,可见上述的页写函数调用的等待字节传输完成函数（I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED）
，如果在限定的时间内(CPU将100000减到0)，还没有成功写入，那么就将返回超时错误，页写函数也会返回写入失败的错误信息。之后，任务重新得到了运行。
对于单片机这样通常单任务运行的状况，必须采取这样的措施。如果没有超时限制，那么程序将陷入死机，不能再继续运行。
2、linux应用程序poll的使用
对于类似的场景，linux系统使用poll功能来解决这样的问题。而且，与上述单片机等待方式不同，linux系统再调用poll()函数时候，如果没有发生需要的事件，那么进程进入休眠。如果在限定的时间内得到需要的事件，那么成功返回，如果没有则返回超时错误信息。
可见，等待期间将进程休眠，利用事件驱动来唤醒进程，将更能提高CPU的效率。下面，以一个应用例程来说明poll的应用程序使用方法：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/ioctl.h> #include <poll.h> int main(int argc, char **argv) { int i; int ret; int fd; unsigned char keys_val; struct pollfd fds[1]; fd = open("/dev/buttons", 0); // 打开设备 if (fd < 0) { printf("Can't open /dev/buttons\n"); return -1; } fds[0].fd = fd; fds[0].events = POLLIN; while (1) { ret = poll(fds,1, 5000); if(ret == 0) { printf("time out!\n"); } else { read(fd, &keys_val, sizeof(keys_val)); printf("keys_val = 0x%x\n",keys_val); } } close(fd); return 0; }
例程实现的功能是这样的：用poll()函数监测按键按下的事件，如果按下了就将键值打印出来；如果超过5S，还没有按键按下，就打印出超时信息。
3、poll()函数
函数原型
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout)
输入参数
fds 可以传递多个结构体，也就是说可以监测多个驱动设备所产生的事件，只要有一个产生了请求事件，就能立即返回
struct pollfd {
int fd; /* 文件描述符 */
short events; /* 请求的事件类型，监视驱动文件的事件掩码 */
short revents; /* 驱动文件实际返回的事件 */
} ;nfds 监测驱动文件的个数
timeout 超时时间，单位为ms
事件类型events 可以为下列值：
POLLIN 有数据可读
POLLRDNORM 有普通数据可读，等效与POLLIN
POLLPRI 有紧迫数据可读
POLLOUT 写数据不会导致阻塞
POLLER 指定的文件描述符发生错误
POLLHUP 指定的文件描述符挂起事件
POLLNVAL 无效的请求，打不开指定的文件描述符
返回值
有事件发生 返回revents域不为0的文件描述符个数（也就是说事件发生，或者错误报告）
超时 返回0；
失败 返回-1，并设置errno为错误类型
二、驱动实现方法
/* 定义一个等待队列，这个等待队列实际上是由中断驱动的，当中断发生时，会令挂接到这个等待队列的休眠进程唤醒 */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
static unsigned drivers_poll(struct file *file, poll_table *wait) { unsigned int mask = 0; poll_wait(file, &button_waitq, wait); /* 将进程挂接到button_waitq等待队列下 */
/* 根据实际情况，标记事件类型 */ if (ev_press) mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
/* 如果mask为0，那么证明没有请求事件发生；如果非零说明有时间发生 */ return mask; }
上述代码展示了一个poll()函数功能，具体对应的底层驱动实现细节。利用这样的框架，我们可以写出类似驱动的poll功能。但是，这个框架很难理解，不知道为什么这样编写？为此，我们需要了解linux系统poll功能实现的机制。
三、linux内核poll实现机制
从应用程序调用poll()函数开始，一直到调用drivers_poll函数，期间的过程很复杂，捡主要的内容列出来：
app: poll | drv:sys_poll | — do_sys_poll(struct pollfd __user * ufds, unsigned int nfds, struct timespec * end_time) | - poll_initwait(&table); > 实际效果：令函数指针 table.pt.qproc = __pollwait，这个函数指针最终会传递给poll_wait函数调用中的wait->qproc | - do_poll(nfds, head, &table, end_time); |
_ for ( ; ; ) { for (; pfd != pfd_end; pfd++) { /* 可以监测多个驱动设备所产生的事件 */ if (do_pollfd(pfd, pt)) { |
_ mask = file->f_op->poll(file, pwait); > 实际效果：执行我们写的drivers_poll(file,pwait)
|
_ poll_wait(file, &button_waitq, wait); > 实际效果：执行__pollwait(file, &button_waitq, wait)，也就是将
进程挂接到button_waitq等待队列下
|
— mask赋值 ; return mask; /* 返回事件类型 */
pollfd->revents = mask; /* 将实际事件类型返回 */
count++; pt = NULL;
}
}
if (count || timed_out) /* 如果有事件发生，或者超时，则跳出poll */
break;
if (!poll_schedule_timeout(wait, TASK_INTERRUPTIBLE, to, slack)) /* 如果没有事件发生，那么陷入休眠状态 */
timed_out = 1;
}
由此可见，我们的drivers_poll()函数，是系统在执行sys_poll()过程中的一个调用，调用的目的是“将进程挂接到等待队列下”和“返回事件类型mask”。当已经发生了请求事件，那么通过标记mask非0，if (do_pollfd(pfd, pt))判断为真，令count++，从而可以直接令poll()函数成功返回。如果还没有发生请求的事件，那么mask被标记为0，进程将通过函数poll_schedule_timeout()陷入休眠状态。一旦发生了请求的事件，因为之前已经将进程挂接到等待队列下，所以进程将被唤醒，重新执行drivers_poll()，而显然此时能够成功返回。
备注：分析的源码版本为linux-2.6.30.4。
参考资料：韦东山linux教学视频
