Polling

Abordamos a arquitetura de polling anteriormente, a agora passaremos a ver mais detalhes dessa implementação.

O polling é um conceito que pode ser utilizado em diversas situações, tais como controle de acesso à rede, gerenciamento de impressora, entre outros. Seu mecanismo consiste no processo de um computador central, ou dispositivo de controle, interrogar cada estação ou recurso existente que compõe o sistema verificando sua prontidão ou estado.

Em outras palavras, polling, ou operação com polling, na ciência da computação, refere-se à amostragem ativa do status de um dispositivo externo por um programa cliente como uma atividade síncrona.

Esse sistema é mais frequentemente usado em termos de entrada/saída (E/S); também é conhecido como E/S com poll ou E/S orientada por software. A sondagem às vezes é usada como sinônimo de sondagem em espera ocupada.

Nessa situação, quando uma operação de E/S é necessária, o computador não faz nada além de verificar o status do dispositivo de E/S até que ele esteja pronto, momento em que o dispositivo é acessado. Em outras palavras, o computador espera até que o dispositivo esteja pronto.

Comentário: A sondagem também se refere à situação em que um recurso é testado continuamente quanto a sua prontidão. Caso não esteja, o computador retorna para uma tarefa diferente. Apesar de ser mais eficiente que a espera ocupada, não desperdiçando tantos ciclos de CPU, isso, geralmente, não é tão eficiente quanto a alternativa à E/S controlada por interrupção de polling, ou seja, com um dispositivo de hardware dedicado a esta tarefa.

A grande desvantagem do mecanismo de polling é que se houverem muitos dispositivos no sistema ou rede, o tempo necessário para percorrer cada um dos dispositivos e voltar ao inicial será muito alto. A consequência é que pode exceder o tempo disponível para atender ao dispositivo de E/S.

O mecanismo de polling pode ser descrito nas seguintes etapas:

Ações da estação

1. A estação verifica continuamente o bit de ocupado até que ele se torne livre, por exemplo, quando o bit assumir o valor 0;
2. Estando o bit marcado como livre, a estação escreve o comando no registro de comando. Caso o host esteja enviando dados para a saída, ele irá marcar o bit de gravação e enviar um byte de dados para o registrador de saída de dados. Caso a estação esteja recebendo dados, ela irá ler o registrado de entrada de dados e define o bit de leitura para 0 como o próximo comando;
3. A estação irá definir o bit de pronto para comando (command-ready) para 1.

Ações do controlador

1. Quando o controlador verificar que o bit command-ready está definido, ele configura o bit ocupado como 1.
2. O controlador irá ler o registro de comando. Caso o bit de gravação interno estiver definido, ele lê os dados do registrador de saída e executa as operações de E/S necessárias no dispositivo. Caso o bit de leitura esteja definido, os dados do dispositivo serão carregados no registro de entrada de dados para que a estação possa ler.
3. Quando terminarem as operações, o controlador libera o bit command-ready, limpa o bit de erro para mostrar que a operação foi bem-sucedida e libera o bit ocupado.

O ciclo de polling pode ser definido como o tempo que leva para, após ter sido consultado em dado momento, o ciclo receba uma nova consulta. O tempo ideal para cada ciclo depende de vários aspectos, tais como, retardo esperado para cada componente responder e a sobrecarga, por exemplo, tempo do processador e largura de banda da pesquisa.

Na votação nominal (roll call polling), o controlador irá consultar cada recurso em uma lista em uma sequência fixa. Neste tipo de polling, é necessário que seja configurado um mecanismo de temporização para aguardar a resposta de cada recurso que foi consultado, evitando travamentos do sistema caso ele não responda. Esse tipo de votação pode ser ineficiente caso haja muitos elementos a serem consultados, sendo poucos ativos e, também, caso a sobrecarga para as mensagens de consulta seja alta.

No hub polling, ou token polling, cada recurso pesquisa pelo próximo recurso em uma determinada sequência fixa, até que o primeiro recurso dessa sequência seja alcançado. E quando isso ocorre, o ciclo de polling começa novamente.

Atenção: O mecanismo de polling é empregado em diversas situações na área de computação, principalmente para controlar a execução ou a sequência de transmissão dos elementos envolvidos.

Por exemplo, em sistemas operacionais multitarefa, pode ser utilizado para que vários processos concorrentes possam disputar o uso do processador ou de dispositivos de E/S.

Outro exemplo seria na área de redes, quando o canal de comunicação é compartilhado entre diversos dispositivos. Para que não ocorra colisão, é necessário que seja empregado um mecanismo de controle de acesso ao meio, dentre eles o polling. Uma estação mestre irá interrogar as estações escravas para que possam transmitir as informações por meio do canal.