导引:点亮什么

到 083 章为止,UnixSocket、pipe、tty 各自的阻塞 read/recv 都能真睡——prepare_to_wait 把 state 翻 Blocked,字节到了 wake_one 把任务叫醒。但这套「一睡一叫」有个硬伤:一个任务只能睡在一个 fd 的等待队列上。你想同时等键盘有输入、又等一个 socket 来数据,谁先到处理谁——傻办法是开两个任务各阻塞一个 fd,然后俩任务之间还得自己同步;聪明的办法是一次把 N 个 fd 交给内核,任一就绪(或超时)就让内核叫醒你。这就是 poll/select 这一层多路复用要干的事。

这一章的真主题不是「poll 的位怎么填」——那是用户态手册的活。真正要讲清的是四件落地的工程决定:其一,多路复用这一层只新增一个核心函数 do_poll_core(poll_core.cpp:144),它做的事是收集各 fd 的就绪掩码 + 真阻塞等到任一就绪,替换「每个 fd 各自阻塞读一次」的傻办法;其二,poll 的「询问就绪」和「把自己挂进 fd 的等待队列」不是两个 API,是同一个虚方法 poll_events 的二合一——一次调用同时返回掩码和注册 waiter;其三,poll 和 select 是两套 ABI、一个核心——sys_poll 直接搬 pollfd 数组,sys_select 把 fd_set 位图翻成 pollfd 再喂同一个 do_poll_core;其四,一个 poll 任务同时睡在 N 个队列上——任一 fd 的 wake_one 都能叫醒它,醒后必须 detach_all 遍历全部 fd 撤销注册,防 stale waiter 悬挂。阻塞的那套 prepare_to_wait/schedule_blocked/wake_one 模板不是新东西——071 章修 pipe 阻塞时立的,这里一字不动地复用;UnixSocket 那边的 poll_events 实现也是 083 章讲过的,本章只引用「它们 override 的就是同一个虚方法」。

这章咱们要点亮什么

1. 多路复用这一层干什么:do_poll_core(poll_core.cpp:144)是个无界 for(;;),每一轮做三段——Pass 1 用 poll_one 只查就绪不注册、任一就绪立刻返回就绪 fd 的个数、否则进统一 park。返回值是就绪 fd 的个数(累加 revents != 0 的 pfd),不是第一个就绪 fd——多 fd 同时就绪会全部填好 revents 并计入返回值(test_poll.cpp:168-189 验证)。
2. level-trigger,不是 edge:每次回到 for 顶都无条件重扫所有 fd 当前状态,只要此刻仍就绪就报 POLLIN,不记忆「是否已报告过」。语义等同 Linux poll、等同 epoll LT。
3. poll_events 是二合一虚方法:InodeOps::poll_events(inode, waiter, &registered)(inode.hpp:211)一次调用同时干两件事——返回当前就绪掩码、若 waiter 非空把它排进本 fd 的等待队列。默认实现是「普通文件永远返回 POLLIN|POLLOUT、永不注册」,让 ~20 个已有子类零改动兼容。
4. always_bits 透传:POLLERR/POLLHUP/POLLNVAL 三位无条件透传,即使用户没在 events 里请求。writer 关了 → 读端 POLLHUP、reader 关了 → 写端 POLLERR、fd>2 且无表项 → POLLNVAL。
5. 统一 park 防丢唤醒:prepare_to_wait 翻 Blocked + register_all 把同一个 waiter 挂进每个可阻塞 fd 的队列 + timer_queue_arm 挂一个绝对 deadline,这三步必须在一个关中断(InterruptGuard)窗口里原子完成——否则经典 lost-wakeup:你查完没就绪还没挂上队列,producer 写一个字节 wake_one 找到空队列,然后你才挂上去睡死。
6. 一个 poller 睡在 N 个队列上:register_all 把同一个 self 指针挂进每个被等 fd 的等待队列。任一 fd 的 producer wake_one 都能叫醒 poller,但醒后不知道是谁叫的,所以必须 detach_all 遍历全部 fd 撤销注册,再 Pass 1 重扫由就绪位决定返回。多路复用落到 wait-queue 上不是 N 个 sleeper,是 1 个 sleeper 挂在 N 条链上。
7. poll vs select 共享核心:do_poll_core 不知 poll/select 为何物,签名只接 kpollfd* + nfds + timeout_ms。sys_poll 直接 copy_from_user pollfd 数组;sys_select 把 fd_set 位图翻译成 pollfd[] 再喂核心,跑完把 revents 反翻译回位图。两套 ABI 行为永远一致——这正是 Linux 自己的思路(Linux 内核 select 也内部转成 pollfd 走同一 do_sys_poll)。

接下来六节按这七点的顺序逐一落地:poll_core 主循环、poll_events 二合一、统一 park、N 队列多路复用、poll/select 两套 ABI,最后验证、诚实边界与小结。