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epoll使用具體解釋(精髓)

系統(tǒng) 2173 0
epoll - I/O event notification facility

在linux的網(wǎng)絡編程中,非常長的時間都在使用select來做事件觸發(fā)。在linux新的內(nèi)核中,有了一種替換它的機制,就是epoll。
相比于select,epoll最大的優(yōu)點在于它不會隨著監(jiān)聽fd數(shù)目的增長而減少效率。由于在內(nèi)核中的select實現(xiàn)中,它是採用輪詢來處理的,輪詢的fd數(shù)目越多,自然耗時越多。而且,在linux/posix_types.h頭文件有這種聲明:
#define __FD_SETSIZE??? 1024
表示select最多同一時候監(jiān)聽1024個fd,當然,能夠通過改動頭文件再重編譯內(nèi)核來擴大這個數(shù)目,但這似乎并不治本。

epoll的接口非常easy,一共就三個函數(shù):
1. int epoll_create(int size);
創(chuàng)建一個epoll的句柄,size用來告訴內(nèi)核這個監(jiān)聽的數(shù)目一共同擁有多大。這個參數(shù)不同于select()中的第一個參數(shù),給出最大監(jiān)聽的fd+1的值。須要注意的是,當創(chuàng)建好epoll句柄后,它就是會占用一個fd值,在linux下假設查看/proc/進程id/fd/,是能夠看到這個fd的,所以在使用完epoll后,必須調(diào)用close()關閉,否則可能導致fd被耗盡。


2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
epoll的事件注冊函數(shù),它不同與select()是在監(jiān)聽事件時告訴內(nèi)核要監(jiān)聽什么類型的事件,而是在這里先注冊要監(jiān)聽的事件類型。第一個參數(shù)是epoll_create()的返回值,第二個參數(shù)表示動作,用三個宏來表示:
EPOLL_CTL_ADD:注冊新的fd到epfd中;
EPOLL_CTL_MOD:改動已經(jīng)注冊的fd的監(jiān)聽事件;
EPOLL_CTL_DEL:從epfd中刪除一個fd;
第三個參數(shù)是須要監(jiān)聽的fd,第四個參數(shù)是告訴內(nèi)核須要監(jiān)聽什么事,struct epoll_event結(jié)構(gòu)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能夠是以下幾個宏的集合:
EPOLLIN :表示相應的文件描寫敘述符能夠讀(包含對端SOCKET正常關閉);
EPOLLOUT:表示相應的文件描寫敘述符能夠?qū)懀?
EPOLLPRI:表示相應的文件描寫敘述符有緊急的數(shù)據(jù)可讀(這里應該表示有帶外數(shù)據(jù)到來);
EPOLLERR:表示相應的文件描寫敘述符錯誤發(fā)生;
EPOLLHUP:表示相應的文件描寫敘述符被掛斷;
EPOLLET: 將EPOLL設為邊緣觸發(fā)(Edge Triggered)模式,這是相對于水平觸發(fā)(Level Triggered)來說的。
EPOLLONESHOT:僅僅監(jiān)聽一次事件,當監(jiān)聽完這次事件之后,假設還須要繼續(xù)監(jiān)聽這個socket的話,須要再次把這個socket加入到EPOLL隊列里


3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
等待事件的產(chǎn)生,相似于select()調(diào)用。參數(shù)events用來從內(nèi)核得到事件的集合,maxevents告之內(nèi)核這個events有多大,這個 maxevents的值不能大于創(chuàng)建epoll_create()時的size,參數(shù)timeout是超時時間(毫秒,0會立即返回,-1將不確定,也有說法說是永久堵塞)。該函數(shù)返回須要處理的事件數(shù)目,如返回0表示已超時。


4、關于ET、LT兩種工作模式:
能夠得出這種結(jié)論:
ET模式僅當狀態(tài)發(fā)生變化的時候才獲得通知,這里所謂的狀態(tài)的變化并不包含緩沖區(qū)中還有未處理的數(shù)據(jù),也就是說,假設要採用ET模式,須要一直read/write直到出錯為止,非常多人反映為什么採用ET模式僅僅接收了一部分數(shù)據(jù)就再也得不到通知了,大多由于這樣;而LT模式是僅僅要有數(shù)據(jù)沒有處理就會一直通知下去的.


那么到底怎樣來使用epoll呢?事實上非常easy。
通過在包含一個頭文件#include <sys/epoll.h> 以及幾個簡單的API將能夠大大的提高你的網(wǎng)絡server的支持人數(shù)。

首先通過create_epoll(int maxfds)來創(chuàng)建一個epoll的句柄,當中maxfds為你epoll所支持的最大句柄數(shù)。這個函數(shù)會返回一個新的epoll句柄,之后的全部操作將通過這個句柄來進行操作。在用完之后,記得用close()來關閉這個創(chuàng)建出來的epoll句柄。

之后在你的網(wǎng)絡主循環(huán)里面,每一幀的調(diào)用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)來查詢?nèi)康木W(wǎng)絡接口,看哪一個能夠讀,哪一個能夠?qū)懥恕V饕恼Z法為:
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
當中kdpfd為用epoll_create創(chuàng)建之后的句柄,events是一個epoll_event*的指針,當epoll_wait這個函數(shù)操作成功之后,epoll_events里面將儲存全部的讀寫事件。max_events是當前須要監(jiān)聽的全部socket句柄數(shù)。最后一個timeout是 epoll_wait的超時,為0的時候表示立即返回,為-1的時候表示一直等下去,直到有事件范圍,為隨意正整數(shù)的時候表示等這么長的時間,假設一直沒有事件,則范圍。一般假設網(wǎng)絡主循環(huán)是單獨的線程的話,能夠用-1來等,這樣能夠保證一些效率,假設是和主邏輯在同一個線程的話,則能夠用0來保證主循環(huán)的效率。

epoll_wait范圍之后應該是一個循環(huán),遍利全部的事件。

差點兒全部的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) //有新的連接
?? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ?connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); //accept這個連接
?? ??? ??? ??? ?ev.data.fd=connfd;
?? ??? ??? ??? ?ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
?? ??? ??? ??? ?epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); //將新的fd加入到epoll的監(jiān)聽隊列中
?? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ?else if( events[i].events&EPOLLIN ) //接收到數(shù)據(jù),讀socket
?? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ?n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0?? ?//讀
?? ??? ??? ??? ?ev.data.ptr = md; ?? ?//md為自己定義類型,加入數(shù)據(jù)
?? ??? ??? ??? ?ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
?? ??? ??? ??? ?epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);//改動標識符,等待下一個循環(huán)時發(fā)送數(shù)據(jù),異步處理的精髓
?? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ?else if(events[i].events&EPOLLOUT) //有數(shù)據(jù)待發(fā)送,寫socket
?? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ?struct myepoll_data* md = (myepoll_data*)events[i].data.ptr;?? ?//取數(shù)據(jù)
?? ??? ??? ??? ?sockfd = md->fd;
?? ??? ??? ??? ?send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 );?? ??? ?//發(fā)送數(shù)據(jù)
?? ??? ??? ??? ?ev.data.fd=sockfd;
?? ??? ??? ??? ?ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
?? ??? ??? ??? ?epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //改動標識符,等待下一個循環(huán)時接收數(shù)據(jù)
?? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ?else
?? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ?//其它的處理
?? ??? ??? ?}
?? ??? ?}
?? ?}



以下給出一個完整的server端樣例:


# 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 ;
???? }



???? //聲明epoll_event結(jié)構(gòu)體的變量,ev用于注冊事件,數(shù)組用于回傳要處理的事件

???? struct epoll_event ev , events [ 20 ] ;
???? //生成用于處理accept的epoll專用的文件描寫敘述符

????epfd = epoll_create ( 256 ) ;
???? struct sockaddr_in clientaddr ;
???? struct sockaddr_in serveraddr ;
????listenfd = socket ( AF_INET , SOCK_STREAM , 0 ) ;
???? //把socket設置為非堵塞方式

???? //setnonblocking(listenfd);

???? //設置與要處理的事件相關的文件描寫敘述符

????ev . data . fd = listenfd ;
???? //設置要處理的事件類型

????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事件的發(fā)生

????????nfds = epoll_wait ( epfd , events , 20 , 500 ) ;
???????? //處理所發(fā)生的全部事件

???????? for ( i = 0 ; i < nfds ; + + i )
???????? {
???????????? if ( events [ i ] . data . fd = = listenfd ) //假設新監(jiān)測到一個SOCKET用戶連接到了綁定的SOCKET端口,建立新的連接。

???????????? {
????????????????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 ;
???????????????? //設置用于讀操作的文件描寫敘述符

????????????????ev . data . fd = connfd ;
???????????????? //設置用于注測的讀操作事件

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

???????????????? //注冊ev

????????????????epoll_ctl ( epfd , EPOLL_CTL_ADD , connfd , & ev ) ;
???????????? }
???????????? else if ( events [ i ] . events & EPOLLIN ) //假設是已經(jīng)連接的用戶,而且收到數(shù)據(jù),那么進行讀入。

???????????? {
???????????????? 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 ;
???????????????? //設置用于寫操作的文件描寫敘述符

????????????????ev . data . fd = sockfd ;
???????????????? //設置用于注測的寫操作事件

????????????????ev . events = EPOLLOUT | EPOLLET ;
???????????????? //改動sockfd上要處理的事件為EPOLLOUT

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

???????????? }
???????????? else if ( events [ i ] . events & EPOLLOUT ) // 假設有數(shù)據(jù)發(fā)送

???????????? {
????????????????sockfd = events [ i ] . data . fd ;
???????????????? write ( sockfd , line , n ) ;
???????????????? //設置用于讀操作的文件描寫敘述符

????????????????ev . data . fd = sockfd ;
???????????????? //設置用于注測的讀操作事件

????????????????ev . events = EPOLLIN | EPOLLET ;
???????????????? //改動sockfd上要處理的事件為EPOLIN

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


client直接連接到這個server就好了。。

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