一、概念
1、poll情景描述
以按鍵驅動為例進行說明，用阻塞的方式打開按鍵驅動文件/dev/buttons，應用程序使用read()函數來讀取按鍵的鍵值。這樣做的效果是：如果有按鍵按下了，調用該read()函數的進程，就成功讀取到數據，應用程序得到繼續執行；倘若沒有按鍵按下，則要一直處於休眠狀態，等待這有按鍵按下這樣的事件發生。
這種功能在一些場合是適用的，但是並不能滿足我們所有的需要，有時我們需要一個時間節點。倘若沒有按鍵按下，那么超過多少時間之后，也要返回超時錯誤信息，進程能夠繼續得到執行，而不是沒有按鍵按下，就永遠休眠。這種例子其實還有很多，比方說兩人相親，男方等待女方給個確定相處的信，男方不可能因為女方不給信，就永遠等待下去，雙方需要一個時間節點。這個時間節點，就是說超過這個時間之后，不能再等了，程序還要繼續運行，需要采取其他的行動來解決問題。
example：
單片機編程，等待IIC設備一個事件的發生，如果在允許的時間內發生了就返回1（SUCCESS），否則返回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; }
此段函數代碼可以這樣來調用，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; } ............ }
這個例子是STM32單片機寫i2cflash--AT24C02,可見上述的頁寫函數調用的等待字節傳輸完成函數（I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED）
，如果在限定的時間內(CPU將100000減到0)，還沒有成功寫入，那么就將返回超時錯誤，頁寫函數也會返回寫入失敗的錯誤信息。之后，任務重新得到了運行。
對於單片機這樣通常單任務運行的狀況，必須采取這樣的措施。如果沒有超時限制，那么程序將陷入死機，不能再繼續運行。
2、linux應用程序poll的使用
對於類似的場景，linux系統使用poll功能來解決這樣的問題。而且，與上述單片機等待方式不同，linux系統再調用poll()函數時候，如果沒有發生需要的事件，那么進程進入休眠。如果在限定的時間內得到需要的事件，那么成功返回，如果沒有則返回超時錯誤信息。
可見，等待期間將進程休眠，利用事件驅動來喚醒進程，將更能提高CPU的效率。下面，以一個應用例程來說明poll的應用程序使用方法：
#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); // 打開設備 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; }
例程實現的功能是這樣的：用poll()函數監測按鍵按下的事件，如果按下了就將鍵值打印出來；如果超過5S，還沒有按鍵按下，就打印出超時信息。
3、poll()函數
函數原型
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout)
輸入參數
fds 可以傳遞多個結構體，也就是說可以監測多個驅動設備所產生的事件，只要有一個產生了請求事件，就能立即返回
struct pollfd {
int fd; /* 文件描述符 */
short events; /* 請求的事件類型，監視驅動文件的事件掩碼 */
short revents; /* 驅動文件實際返回的事件 */
} ;nfds 監測驅動文件的個數
timeout 超時時間，單位為ms
事件類型events 可以為下列值：
POLLIN 有數據可讀
POLLRDNORM 有普通數據可讀，等效與POLLIN
POLLPRI 有緊迫數據可讀
POLLOUT 寫數據不會導致阻塞
POLLER 指定的文件描述符發生錯誤
POLLHUP 指定的文件描述符掛起事件
POLLNVAL 無效的請求，打不開指定的文件描述符
返回值
有事件發生 返回revents域不為0的文件描述符個數（也就是說事件發生，或者錯誤報告）
超時 返回0；
失敗 返回-1，並設置errno為錯誤類型
二、驅動實現方法
/* 定義一個等待隊列，這個等待隊列實際上是由中斷驅動的，當中斷發生時，會令掛接到這個等待隊列的休眠進程喚醒 */
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); /* 將進程掛接到button_waitq等待隊列下 */
/* 根據實際情況，標記事件類型 */ if (ev_press) mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
/* 如果mask為0，那么證明沒有請求事件發生；如果非零說明有時間發生 */ return mask; }
上述代碼展示了一個poll()函數功能，具體對應的底層驅動實現細節。利用這樣的框架，我們可以寫出類似驅動的poll功能。但是，這個框架很難理解，不知道為什么這樣編寫？為此，我們需要了解linux系統poll功能實現的機制。
三、linux內核poll實現機制
從應用程序調用poll()函數開始，一直到調用drivers_poll函數，期間的過程很復雜，撿主要的內容列出來：
app: poll | drv:sys_poll | — do_sys_poll(struct pollfd __user * ufds, unsigned int nfds, struct timespec * end_time) | - poll_initwait(&table); > 實際效果：令函數指針 table.pt.qproc = __pollwait，這個函數指針最終會傳遞給poll_wait函數調用中的wait->qproc | - do_poll(nfds, head, &table, end_time); |
_ for ( ; ; ) { for (; pfd != pfd_end; pfd++) { /* 可以監測多個驅動設備所產生的事件 */ if (do_pollfd(pfd, pt)) { |
_ mask = file->f_op->poll(file, pwait); > 實際效果：執行我們寫的drivers_poll(file,pwait)
|
_ poll_wait(file, &button_waitq, wait); > 實際效果：執行__pollwait(file, &button_waitq, wait)，也就是將
進程掛接到button_waitq等待隊列下
|
— mask賦值 ; return mask; /* 返回事件類型 */
pollfd->revents = mask; /* 將實際事件類型返回 */
count++; pt = NULL;
}
}
if (count || timed_out) /* 如果有事件發生，或者超時，則跳出poll */
break;
if (!poll_schedule_timeout(wait, TASK_INTERRUPTIBLE, to, slack)) /* 如果沒有事件發生，那么陷入休眠狀態 */
timed_out = 1;
}
由此可見，我們的drivers_poll()函數，是系統在執行sys_poll()過程中的一個調用，調用的目的是“將進程掛接到等待隊列下”和“返回事件類型mask”。當已經發生了請求事件，那么通過標記mask非0，if (do_pollfd(pfd, pt))判斷為真，令count++，從而可以直接令poll()函數成功返回。如果還沒有發生請求的事件，那么mask被標記為0，進程將通過函數poll_schedule_timeout()陷入休眠狀態。一旦發生了請求的事件，因為之前已經將進程掛接到等待隊列下，所以進程將被喚醒，重新執行drivers_poll()，而顯然此時能夠成功返回。
備注：分析的源碼版本為linux-2.6.30.4。
參考資料：韋東山linux教學視頻