linux epoll 学习-白红宇

linux epoll 学习

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发布时间：2019-06-14

本文共 6189 字，大约阅读时间需要 20 分钟。

一、epoll介绍

epoll是linux内核为处理大批量句柄而作的改进的poll，是linux下IO多路复用select、poll的增强版，它能显著减少程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。

epoll有两种工作方式：LT（水平触发）、ET（边缘触发）

LT（level triggered，水平触发）是缺省的工作方式，并且同时支持block和non-block socket，在这种方式中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作，内核还是会继续通知你的，所以，这种模式编程出错的可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表。

ET（edge-triggered，边缘触发）是高速工作方式，只支持non-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epoll告诉你。然后会假设你知道文件描述符已就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了。但是请注意，如果一直不对这个fd作IO操作（从而导致它再次变成未就绪），内核不会发送更多的通知（only once）。

epoll相关的系统调用有3个：epoll_create，epoll_ctl，epoll_wait。

#include 
     
      int epoll_create(int size);

参数size：用来告诉内核要监听的数目一共有多少个。

返回值：成功时，返回一个非负整数的文件描述符，作为创建好的epoll句柄。调用失败时，返回-1，错误信息可以通过errno获得。

说明：创建一个epoll句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是，当创建epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，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。

#include 
     
      int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

参数epfd：epoll_create()函数返回的epoll句柄。

参数fd：要进行操作的目标文件描述符。

参数event：struct epoll_event结构指针，将fd和药进行的操作关联起来。

返回值：成功时，返回0，作为创建好的epoll句柄。调用失败时，返回-1，错误信息可以通过errno获得。

说明：epoll的事件注册函数，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，而是在这里先注册要监听的事件类型。

参数op的可选值有以下3个：

EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中。

EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件。

EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd。

struct epoll_event结构如下：

typedef union epoll_data{    void *ptr;    int fd;    __uint32_t u32;    __uint64_t u64;}epoll_data_t;struct epoll_event{    __uint32_t events; // epoll event    epoll_data_t data; // user data variables};

events可以以下几个宏的集合：

EPOLLIN：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）。

EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写。

EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里表示有带外数据到来）。

EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误。

EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断。

EPOLLET：将EPOLL设为边沿出触发模式，这是相对于水平触发模式来说的。

EPOLLNESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入的EPOLL队列中。

#include 
     
      int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

参数epfd：epoll_create()函数返回的epoll句柄。

参数events：struct epoll_event结构体指针，用来从内核得到事件的集合。

参数maxevents：告诉内核这个events有多大

参数timeout：等待时的超时事件，以毫秒为单位。

返回值：成功时，返回需要处理的事件数目。调用失败时，返回0，表示等待超时。

说明：等待事件的产生。

二、epoll的使用

示例1：回显服务器

/******************************************************************************** File Name        : epoll.cpp* Author        : zjw* Email            : emp3XzA3MjJAMTYzLmNvbQo= (base64 encode)* Create Time    : 2015年07月15日 星期三 18时33分00秒*******************************************************************************/#include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        #include 
        
         #include 
         
          #include 
          
           #include 
           
            #include 
            
             #include 
             
              #include 
              
               #include 
               
                #include 
                
                 #include 
                 #include 
                  
                   using namespace std;const int SERVER_PORT = 8080;const int RECV_SIZE = 1024;const int SEND_SIZE = 1040;const int MAX_EVENTS = 1024;typedef struct ClientInfo{ sockaddr_in addr; string buf;}ClientInfo;int main(int argc, char **argv){ int server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); struct sockaddr_in addrServer; bzero(&addrServer, sizeof(addrServer)); addrServer.sin_family = AF_INET; addrServer.sin_port = htons(SERVER_PORT); addrServer.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; if (bind(server, (struct sockaddr*)&addrServer, sizeof(addrServer)) < 0) { perror("bind failed!"); return -1; } listen(server, 5); cout << "server listen on port:" << SERVER_PORT << " ..." << endl; int epollFd = epoll_create(MAX_EVENTS); if (epollFd <= 0) { perror("epoll_create failed,"); return -1; } // set non block fcntl(server, F_SETFL, O_NONBLOCK); struct epoll_event ev; ev.data.fd = server; ev.events = EPOLLIN; // register event if (epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_ADD, server, &ev)) { perror("epoll_ctl failed!"); return -1; } struct epoll_event events[100]; int ret = 0; char recvBuf[RECV_SIZE + 1]; char sendBuf[SEND_SIZE + 1]; int client; map
                   
                     mapClientInfo; while (1) { // wait epoll ret = epoll_wait(epollFd, events, 100, 500); // process active event for (int i = 0; i < ret; i++) { if (events[i].data.fd == server) { // a new client connect sockaddr_in addrClient; socklen_t len = sizeof(addrClient); client = accept(server, (struct sockaddr*)&addrClient, &len); if (client < 0) { perror("accept failed!"); return -1; } cout << "accept a new client:" << inet_ntoa(addrClient.sin_addr) << endl; fcntl(client, F_SETFL, O_NONBLOCK); ev.data.fd = client; ev.events = EPOLLIN; epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_ADD, client, &ev); struct ClientInfo info; info.addr = addrClient; info.buf = ""; mapClientInfo.insert(make_pair
                    
                     (client, info)); } else if (events[i].events & EPOLLIN) { // connectting user and sth can be read if ((client = events[i].data.fd) < 0) { continue; } memset(recvBuf, 0, RECV_SIZE + 1); memset(sendBuf, 0, SEND_SIZE + 1); if ((ret = recv(client, recvBuf, RECV_SIZE, 0)) < 0) { // client closed if (errno == ECONNRESET) { close(client); events[i].data.fd = -1; cout << "client[" << inet_ntoa(mapClientInfo[client].addr.sin_addr) << "] exit!" << endl; mapClientInfo.erase(client); } else { cout << "read from client[" << "ip" << "] failed!" << endl; } } else if (ret = 0) { close(client); events[i].data.fd = -1; cout << "client[" << inet_ntoa(mapClientInfo[client].addr.sin_addr) << "] exit!" << endl; mapClientInfo.erase(client); } cout << "client[" << inet_ntoa(mapClientInfo[client].addr.sin_addr) << "] said:" << recvBuf << endl; sprintf(sendBuf, "Your said:%s", recvBuf); mapClientInfo[client].buf = sendBuf; // set write event ev.data.fd = client; ev.events = EPOLLOUT; epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_MOD, client, &ev); } else if (events[i].events & EPOLLOUT) { // write event client = events[i].data.fd; string strTemp = mapClientInfo[client].buf; if ((ret = send(client, strTemp.c_str(), strTemp.length(), 0) < 0)) { perror("send failed!"); return -1; } ev.data.fd = client; ev.events = EPOLLIN; epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_MOD, client, &ev); } } } close(server); return 0;}