epoll使用具体解释(精髓)

系统 1609 0
epoll - I/O event notification facility

在linux的网络编程中,非常长的时间都在使用select来做事件触发。在linux新的内核中,有了一种替换它的机制,就是epoll。
相比于select,epoll最大的优点在于它不会随着监听fd数目的增长而减少效率。由于在内核中的select实现中,它是採用轮询来处理的,轮询的fd数目越多,自然耗时越多。而且,在linux/posix_types.h头文件有这种声明:
#define __FD_SETSIZE    1024
表示select最多同一时候监听1024个fd,当然,能够通过改动头文件再重编译内核来扩大这个数目,但这似乎并不治本。

epoll的接口非常easy,一共就三个函数:
1. int epoll_create(int size);
创建一个epoll的句柄,size用来告诉内核这个监听的数目一共同拥有多大。这个參数不同于select()中的第一个參数,给出最大监听的fd+1的值。须要注意的是,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值,在linux下假设查看/proc/进程id/fd/,是能够看到这个fd的,所以在使用完epoll后,必须调用close()关闭,否则可能导致fd被耗尽。


2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
epoll的事件注冊函数,它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件,而是在这里先注冊要监听的事件类型。第一个參数是epoll_create()的返回值,第二个參数表示动作,用三个宏来表示:
EPOLL_CTL_ADD:注冊新的fd到epfd中;
EPOLL_CTL_MOD:改动已经注冊的fd的监听事件;
EPOLL_CTL_DEL:从epfd中删除一个fd;
第三个參数是须要监听的fd,第四个參数是告诉内核须要监听什么事,struct epoll_event结构例如以下:

typedef union epoll_data {
    void *ptr;
    int fd;
    __uint32_t u32;
    __uint64_t u64;
} epoll_data_t;

struct epoll_event {
    __uint32_t events; /* Epoll events */
    epoll_data_t data; /* User data variable */
};

events能够是以下几个宏的集合:
EPOLLIN :表示相应的文件描写叙述符能够读(包含对端SOCKET正常关闭);
EPOLLOUT:表示相应的文件描写叙述符能够写;
EPOLLPRI:表示相应的文件描写叙述符有紧急的数据可读(这里应该表示有带外数据到来);
EPOLLERR:表示相应的文件描写叙述符错误发生;
EPOLLHUP:表示相应的文件描写叙述符被挂断;
EPOLLET: 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式,这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT:仅仅监听一次事件,当监听完这次事件之后,假设还须要继续监听这个socket的话,须要再次把这个socket加入到EPOLL队列里


3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
等待事件的产生,相似于select()调用。參数events用来从内核得到事件的集合,maxevents告之内核这个events有多大,这个 maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size,參数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1将不确定,也有说法说是永久堵塞)。该函数返回须要处理的事件数目,如返回0表示已超时。


4、关于ET、LT两种工作模式:
能够得出这种结论:
ET模式仅当状态发生变化的时候才获得通知,这里所谓的状态的变化并不包含缓冲区中还有未处理的数据,也就是说,假设要採用ET模式,须要一直read/write直到出错为止,非常多人反映为什么採用ET模式仅仅接收了一部分数据就再也得不到通知了,大多由于这样;而LT模式是仅仅要有数据没有处理就会一直通知下去的.


那么到底怎样来使用epoll呢?事实上非常easy。
通过在包含一个头文件#include <sys/epoll.h> 以及几个简单的API将能够大大的提高你的网络server的支持人数。

首先通过create_epoll(int maxfds)来创建一个epoll的句柄,当中maxfds为你epoll所支持的最大句柄数。这个函数会返回一个新的epoll句柄,之后的全部操作将通过这个句柄来进行操作。在用完之后,记得用close()来关闭这个创建出来的epoll句柄。

之后在你的网络主循环里面,每一帧的调用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)来查询全部的网络接口,看哪一个能够读,哪一个能够写了。主要的语法为:
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
当中kdpfd为用epoll_create创建之后的句柄,events是一个epoll_event*的指针,当epoll_wait这个函数操作成功之后,epoll_events里面将储存全部的读写事件。max_events是当前须要监听的全部socket句柄数。最后一个timeout是 epoll_wait的超时,为0的时候表示立即返回,为-1的时候表示一直等下去,直到有事件范围,为随意正整数的时候表示等这么长的时间,假设一直没有事件,则范围。一般假设网络主循环是单独的线程的话,能够用-1来等,这样能够保证一些效率,假设是和主逻辑在同一个线程的话,则能够用0来保证主循环的效率。

epoll_wait范围之后应该是一个循环,遍利全部的事件。

差点儿全部的epoll程序都使用以下的框架:

    for( ; ; )
    {
        nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);
        for(i=0;i<nfds;++i)
        {
            if(events[i].data.fd==listenfd) //有新的连接
            {
                connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); //accept这个连接
                ev.data.fd=connfd;
                ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); //将新的fd加入到epoll的监听队列中
            }
            else if( events[i].events&EPOLLIN ) //接收到数据,读socket
            {
                n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0    //读
                ev.data.ptr = md;     //md为自己定义类型,加入数据
                ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);//改动标识符,等待下一个循环时发送数据,异步处理的精髓
            }
            else if(events[i].events&EPOLLOUT) //有数据待发送,写socket
            {
                struct myepoll_data* md = (myepoll_data*)events[i].data.ptr;    //取数据
                sockfd = md->fd;
                send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 );        //发送数据
                ev.data.fd=sockfd;
                ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //改动标识符,等待下一个循环时接收数据
            }
            else
            {
                //其它的处理
            }
        }
    }



以下给出一个完整的server端样例:


# include < iostream >
# include < sys / socket . h >
# include < sys / epoll . h >
# include < netinet / in . h >
# include < arpa / inet . h >
# include < fcntl . h >
# include < unistd . h >
# include < stdio . h >
# include < errno . h >

using namespace std ;

# define MAXLINE 5
# define OPEN_MAX 100
# define LISTENQ 20
# define SERV_PORT 5000
# define INFTIM 1000

void setnonblocking ( int sock )
{
     int opts ;
    opts = fcntl ( sock , F_GETFL ) ;
     if ( opts < 0 )
     {
         perror ( "fcntl(sock,GETFL)" ) ;
         exit ( 1 ) ;
     }
    opts = opts | O_NONBLOCK ;
     if ( fcntl ( sock , F_SETFL , opts ) < 0 )
     {
         perror ( "fcntl(sock,SETFL,opts)" ) ;
         exit ( 1 ) ;
     }
}

int main ( int argc , char * argv [ ] )
{
     int i , maxi , listenfd , connfd , sockfd , epfd , nfds , portnumber ;
    ssize_t n ;
     char line [ MAXLINE ] ;
     socklen_t clilen ;


     if ( 2 = = argc )
     {
         if ( ( portnumber = atoi ( argv [ 1 ] ) ) < 0 )
         {
             fprintf ( stderr , "Usage:%s portnumber/a/n" , argv [ 0 ] ) ;
             return 1 ;
         }
     }
     else
     {
         fprintf ( stderr , "Usage:%s portnumber/a/n" , argv [ 0 ] ) ;
         return 1 ;
     }



     //声明epoll_event结构体的变量,ev用于注冊事件,数组用于回传要处理的事件

     struct epoll_event ev , events [ 20 ] ;
     //生成用于处理accept的epoll专用的文件描写叙述符

    epfd = epoll_create ( 256 ) ;
     struct sockaddr_in clientaddr ;
     struct sockaddr_in serveraddr ;
    listenfd = socket ( AF_INET , SOCK_STREAM , 0 ) ;
     //把socket设置为非堵塞方式

     //setnonblocking(listenfd);

     //设置与要处理的事件相关的文件描写叙述符

    ev . data . fd = listenfd ;
     //设置要处理的事件类型

    ev . events = EPOLLIN | EPOLLET ;
     //ev.events=EPOLLIN;

     //注冊epoll事件

    epoll_ctl ( epfd , EPOLL_CTL_ADD , listenfd , & ev ) ;
    bzero ( & serveraddr , sizeof ( serveraddr ) ) ;
    serveraddr . sin_family = AF_INET ;
     char * local_addr = "127.0.0.1" ;
    inet_aton ( local_addr , & ( serveraddr . sin_addr ) ) ; //htons(portnumber);

    serveraddr . sin_port = htons ( portnumber ) ;
     bind ( listenfd , ( sockaddr * ) & serveraddr , sizeof ( serveraddr ) ) ;
     listen ( listenfd , LISTENQ ) ;
    maxi = 0 ;
     for ( ; ; ) {
         //等待epoll事件的发生

        nfds = epoll_wait ( epfd , events , 20 , 500 ) ;
         //处理所发生的全部事件

         for ( i = 0 ; i < nfds ; + + i )
         {
             if ( events [ i ] . data . fd = = listenfd ) //假设新监測到一个SOCKET用户连接到了绑定的SOCKET端口,建立新的连接。

             {
                connfd = accept ( listenfd , ( sockaddr * ) & clientaddr , & clilen ) ;
                 if ( connfd < 0 ) {
                     perror ( "connfd<0" ) ;
                     exit ( 1 ) ;
                 }
                 //setnonblocking(connfd);

                 char * str = inet_ntoa ( clientaddr . sin_addr ) ;
                 cout < < "accapt a connection from " < < str < < endl ;
                 //设置用于读操作的文件描写叙述符

                ev . data . fd = connfd ;
                 //设置用于注測的读操作事件

                ev . events = EPOLLIN | EPOLLET ;
                 //ev.events=EPOLLIN;

                 //注冊ev

                epoll_ctl ( epfd , EPOLL_CTL_ADD , connfd , & ev ) ;
             }
             else if ( events [ i ] . events & EPOLLIN ) //假设是已经连接的用户,而且收到数据,那么进行读入。

             {
                 cout < < "EPOLLIN" < < endl ;
                 if ( ( sockfd = events [ i ] . data . fd ) < 0 )
                     continue ;
                 if ( ( n = read ( sockfd , line , MAXLINE ) ) < 0 ) {
                     if ( errno = = ECONNRESET ) {
                         close ( sockfd ) ;
                        events [ i ] . data . fd = - 1 ;
                     } else
                         std : : cout < < "readline error" < < std : : endl ;
                 } else if ( n = = 0 ) {
                     close ( sockfd ) ;
                    events [ i ] . data . fd = - 1 ;
                 }
                 line [ n ] = '/0' ;
                 cout < < "read " < < line < < endl ;
                 //设置用于写操作的文件描写叙述符

                ev . data . fd = sockfd ;
                 //设置用于注測的写操作事件

                ev . events = EPOLLOUT | EPOLLET ;
                 //改动sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT

                 //epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);

             }
             else if ( events [ i ] . events & EPOLLOUT ) // 假设有数据发送

             {
                sockfd = events [ i ] . data . fd ;
                 write ( sockfd , line , n ) ;
                 //设置用于读操作的文件描写叙述符

                ev . data . fd = sockfd ;
                 //设置用于注測的读操作事件

                ev . events = EPOLLIN | EPOLLET ;
                 //改动sockfd上要处理的事件为EPOLIN

                epoll_ctl ( epfd , EPOLL_CTL_MOD , sockfd , & ev ) ;
             }
         }
     }
     return 0 ;
}


client直接连接到这个server就好了。。

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