1、基本知識
epoll是在2.6內核中提出的，是之前的select和poll的增強版本。相對于select和poll來說，epoll更加靈活，沒有描述符限制。epoll使用一個文件描述符管理多個描述符，將用戶關系的文件描述符的事件存放到內核的一個事件表中，這樣在用戶空間和內核空間的copy只需一次。
2、epoll接口
epoll操作過程需要三個接口，分別如下：
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#include <sys/epoll.h>int epoll_create(int size);int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); |
（1） int epoll_create(int size);
創建一個epoll的句柄，size用來告訴內核這個監聽的數目一共有多大。這個參數不同于select()中的第一個參數，給出最大監聽的fd+1的值。需要注意的是，當創建好epoll句柄后，它就是會占用一個fd值，在linux下如果查看/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，它不同與select()是在監聽事件時告訴內核要監聽什么類型的事件epoll的事件注冊函數，它不同與select()是在監聽事件時告訴內核要監聽什么類型的事件，而是在這里先注冊要監聽的事件類型。第一個參數是epoll_create()的返回值，第二個參數表示動作，用三個宏來表示：
epoll_ctl_add：注冊新的fd到epfd中；
epoll_ctl_mod：修改已經注冊的fd的監聽事件；
epoll_ctl_del：從epfd中刪除一個fd；
第三個參數是需要監聽的fd，第四個參數是告訴內核需要監聽什么事，struct epoll_event結構如下：
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struct epoll_event { __uint32_t events; /* epoll events */ epoll_data_t data; /* user data variable */}; |
events可以是以下幾個宏的集合：
epollin ：表示對應的文件描述符可以讀（包括對端socket正常關閉）；
epollout：表示對應的文件描述符可以寫；
epollpri：表示對應的文件描述符有緊急的數據可讀（這里應該表示有帶外數據到來）；
epollerr：表示對應的文件描述符發生錯誤；
epollhup：表示對應的文件描述符被掛斷；
epollet： 將epoll設為邊緣觸發(edge triggered)模式，這是相對于水平觸發(level triggered)來說的。
epolloneshot：只監聽一次事件，當監聽完這次事件之后，如果還需要繼續監聽這個socket的話，需要再次把這個socket加入到epoll隊列里
（3） int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
等待事件的產生，類似于select()調用。參數events用來從內核得到事件的集合，maxevents告之內核這個events有多大，這個maxevents的值不能大于創建epoll_create()時的size，參數timeout是超時時間（毫秒，0會立即返回，-1將不確定，也有說法說是永久阻塞）。該函數返回需要處理的事件數目，如返回0表示已超時。
3、工作模式
epoll對文件描述符的操作有兩種模式：lt（level trigger）和et（edge trigger）。lt模式是默認模式，lt模式與et模式的區別如下：
lt模式：當epoll_wait檢測到描述符事件發生并將此事件通知應用程序，應用程序可以不立即處理該事件。下次調用epoll_wait時，會再次響應應用程序并通知此事件。
et模式：當epoll_wait檢測到描述符事件發生并將此事件通知應用程序，應用程序必須立即處理該事件。如果不處理，下次調用epoll_wait時，不會再次響應應用程序并通知此事件。
et模式在很大程度上減少了epoll事件被重復觸發的次數，因此效率要比lt模式高。epoll工作在et模式的時候，必須使用非阻塞套接口，以避免由于一個文件句柄的阻塞讀/阻塞寫操作把處理多個文件描述符的任務餓死。
4、測試程序
編寫一個服務器回射程序echo，練習epoll過程。
服務器代碼如下所示：
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#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <netinet/in.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#include <sys/epoll.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#define ipaddress "127.0.0.1"#define port 8787#define maxsize 1024#define listenq 5#define fdsize 1000#define epollevents 100//函數聲明//創建套接字并進行綁定static int socket_bind(const char* ip,int port);//io多路復用epollstatic void do_epoll(int listenfd);//事件處理函數static voidhandle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int listenfd,char *buf);//處理接收到的連接static void handle_accpet(int epollfd,int listenfd);//讀處理static void do_read(int epollfd,int fd,char *buf);//寫處理static void do_write(int epollfd,int fd,char *buf);//添加事件static void add_event(int epollfd,int fd,int state);//修改事件static void modify_event(int epollfd,int fd,int state);//刪除事件static void delete_event(int epollfd,int fd,int state);int main(int argc,char *argv[]){ int listenfd; listenfd = socket_bind(ipaddress,port); listen(listenfd,listenq); do_epoll(listenfd); return 0;}static int socket_bind(const char* ip,int port){ int listenfd; struct sockaddr_in servaddr; listenfd = socket(af_inet,sock_stream,0); if (listenfd == -1) { perror("socket error:"); exit(1); } bzero(&servaddr,sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = af_inet; inet_pton(af_inet,ip,&servaddr.sin_addr); servaddr.sin_port = htons(port); if (bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1) { perror("bind error: "); exit(1); } return listenfd;}static void do_epoll(int listenfd){ int epollfd; struct epoll_event events[epollevents]; int ret; char buf[maxsize]; memset(buf,0,maxsize); //創建一個描述符 epollfd = epoll_create(fdsize); //添加監聽描述符事件 add_event(epollfd,listenfd,epollin); for ( ; ; ) { //獲取已經準備好的描述符事件 ret = epoll_wait(epollfd,events,epollevents,-1); handle_events(epollfd,events,ret,listenfd,buf); } close(epollfd);}static voidhandle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int listenfd,char *buf){ int i; int fd; //進行選好遍歷 for (i = 0;i < num;i++) { fd = events[i].data.fd; //根據描述符的類型和事件類型進行處理 if ((fd == listenfd) &&(events[i].events & epollin)) handle_accpet(epollfd,listenfd); else if (events[i].events & epollin) do_read(epollfd,fd,buf); else if (events[i].events & epollout) do_write(epollfd,fd,buf); }}static void handle_accpet(int epollfd,int listenfd){ int clifd; struct sockaddr_in cliaddr; socklen_t cliaddrlen; clifd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&cliaddrlen); if (clifd == -1) perror("accpet error:"); else { printf("accept a new client: %s:%d\n",inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port); //添加一個客戶描述符和事件 add_event(epollfd,clifd,epollin); }}static void do_read(int epollfd,int fd,char *buf){ int nread; nread = read(fd,buf,maxsize); if (nread == -1) { perror("read error:"); close(fd); delete_event(epollfd,fd,epollin); } else if (nread == 0) { fprintf(stderr,"client close.\n"); close(fd); delete_event(epollfd,fd,epollin); } else { printf("read message is : %s",buf); //修改描述符對應的事件，由讀改為寫 modify_event(epollfd,fd,epollout); }}static void do_write(int epollfd,int fd,char *buf){ int nwrite; nwrite = write(fd,buf,strlen(buf)); if (nwrite == -1) { perror("write error:"); close(fd); delete_event(epollfd,fd,epollout); } else modify_event(epollfd,fd,epollin); memset(buf,0,maxsize);}static void add_event(int epollfd,int fd,int state){ struct epoll_event ev; ev.events = state; ev.data.fd = fd; epoll_ctl(epollfd,epoll_ctl_add,fd,&ev);}static void delete_event(int epollfd,int fd,int state){ struct epoll_event ev; ev.events = state; ev.data.fd = fd; epoll_ctl(epollfd,epoll_ctl_del,fd,&ev);}static void modify_event(int epollfd,int fd,int state){ struct epoll_event ev; ev.events = state; ev.data.fd = fd; epoll_ctl(epollfd,epoll_ctl_mod,fd,&ev);} |
客戶端也用epoll實現，控制stdin_fileno、stdout_fileno、和sockfd三個描述符，程序如下所示：
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#include <netinet/in.h>#include <sys/socket.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <sys/epoll.h>#include <time.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <arpa/inet.h>#define maxsize 1024#define ipaddress "127.0.0.1"#define serv_port 8787#define fdsize 1024#define epollevents 20static void handle_connection(int sockfd);static voidhandle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int sockfd,char *buf);static void do_read(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf);static void do_read(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf);static void do_write(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf);static void add_event(int epollfd,int fd,int state);static void delete_event(int epollfd,int fd,int state);static void modify_event(int epollfd,int fd,int state);int main(int argc,char *argv[]){ int sockfd; struct sockaddr_in servaddr; sockfd = socket(af_inet,sock_stream,0); bzero(&servaddr,sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = af_inet; servaddr.sin_port = htons(serv_port); inet_pton(af_inet,ipaddress,&servaddr.sin_addr); connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)); //處理連接 handle_connection(sockfd); close(sockfd); return 0;}static void handle_connection(int sockfd){ int epollfd; struct epoll_event events[epollevents]; char buf[maxsize]; int ret; epollfd = epoll_create(fdsize); add_event(epollfd,stdin_fileno,epollin); for ( ; ; ) { ret = epoll_wait(epollfd,events,epollevents,-1); handle_events(epollfd,events,ret,sockfd,buf); } close(epollfd);}static voidhandle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int sockfd,char *buf){ int fd; int i; for (i = 0;i < num;i++) { fd = events[i].data.fd; if (events[i].events & epollin) do_read(epollfd,fd,sockfd,buf); else if (events[i].events & epollout) do_write(epollfd,fd,sockfd,buf); }}static void do_read(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf){ int nread; nread = read(fd,buf,maxsize); if (nread == -1) { perror("read error:"); close(fd); } else if (nread == 0) { fprintf(stderr,"server close.\n"); close(fd); } else { if (fd == stdin_fileno) add_event(epollfd,sockfd,epollout); else { delete_event(epollfd,sockfd,epollin); add_event(epollfd,stdout_fileno,epollout); } }}static void do_write(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf){ int nwrite; nwrite = write(fd,buf,strlen(buf)); if (nwrite == -1) { perror("write error:"); close(fd); } else { if (fd == stdout_fileno) delete_event(epollfd,fd,epollout); else modify_event(epollfd,fd,epollin); } memset(buf,0,maxsize);}static void add_event(int epollfd,int fd,int state){ struct epoll_event ev; ev.events = state; ev.data.fd = fd; epoll_ctl(epollfd,epoll_ctl_add,fd,&ev);}static void delete_event(int epollfd,int fd,int state){ struct epoll_event ev; ev.events = state; ev.data.fd = fd; epoll_ctl(epollfd,epoll_ctl_del,fd,&ev);}static void modify_event(int epollfd,int fd,int state){ struct epoll_event ev; ev.events = state; ev.data.fd = fd; epoll_ctl(epollfd,epoll_ctl_mod,fd,&ev);} |
5、測試結果
以上就是小編為大家帶來的io多路復用之epoll全面總結(必看篇)全部內容了，希望大家多多支持服務器之家~
