IO多路复用之epoll总结
1、基本知识
epoll是在2.6内核中提出的,是之前的select和poll的增强版本。相对于select和poll来说,epoll更加灵活,没有描述符限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符,将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中,这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。
2、epoll接口
epoll操作过程需要三个接口,分别如下:
#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);
创建一个epoll的句柄,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,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值,在linux下如果查看/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。第一个参数是epoll_create()的返回值,第二个参数表示动作,用三个宏来表示:
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;
第三个参数是需要监听的fd,第四个参数是告诉内核需要监听什么事,struct epoll_event结构如下:
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
events可以是以下几个宏的集合:
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(这里应该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设为边缘触发(Edge Triggered)模式,这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT: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,类似于select()调用。参数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,参数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1将不确定,也有说法说是永久阻塞)。该函数返回需要处理的事件数目,如返回0表示已超时。
3、工作模式
epoll对文件描述符的操作有两种模式:LT(level trigger)和ET(edge trigger)。LT模式是默认模式,LT模式与ET模式的区别如下:
LT模式:当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序可以不立即处理该事件。下次调用epoll_wait时,会再次响应应用程序并通知此事件。
ET模式:当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序必须立即处理该事件。如果不处理,下次调用epoll_wait时,不会再次响应应用程序并通知此事件。
ET模式在很大程度上减少了epoll事件被重复触发的次数,因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。
4、测试程序
编写一个服务器回射程序echo,练习epoll过程。
服务器代码如下所示:
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <string.h>
4 #include <errno.h>
5
6 #include <netinet/in.h>
7 #include <sys/socket.h>
8 #include <arpa/inet.h>
9 #include <sys/epoll.h>
10 #include <unistd.h>
11 #include <sys/types.h>
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13 #define IPADDRESS "127.0.0.1"
14 #define PORT 8787
15 #define MAXSIZE 1024
16 #define LISTENQ 5
17 #define FDSIZE 1000
18 #define EPOLLEVENTS 100
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20 //函数声明
21 //创建套接字并进行绑定
22 static int socket_bind(const char* ip,int port);
23 //IO多路复用epoll
24 static void do_epoll(int listenfd);
25 //事件处理函数
26 static void
27 handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int listenfd,char *buf);
28 //处理接收到的连接
29 static void handle_accpet(int epollfd,int listenfd);
30 //读处理
31 static void do_read(int epollfd,int fd,char *buf);
32 //写处理
33 static void do_write(int epollfd,int fd,char *buf);
34 //添加事件
35 static void add_event(int epollfd,int fd,int state);
36 //修改事件
37 static void modify_event(int epollfd,int fd,int state);
38 //删除事件
39 static void delete_event(int epollfd,int fd,int state);
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41 int main(int argc,char *argv[])
42 {
43 int listenfd;
44 listenfd = socket_bind(IPADDRESS,PORT);
45 listen(listenfd,LISTENQ);
46 do_epoll(listenfd);
47 return 0;
48 }
49
50 static int socket_bind(const char* ip,int port)
51 {
52 int listenfd;
53 struct sockaddr_in servaddr;
54 listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
55 if (listenfd == -1)
56 {
57 perror("socket error:");
58 exit(1);
59 }
60 bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
61 servaddr.sin_family = AF_INET;
62 inet_pton(AF_INET,ip,&servaddr.sin_addr);
63 servaddr.sin_port = htons(port);
64 if (bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1)
65 {
66 perror("bind error: ");
67 exit(1);
68 }
69 return listenfd;
70 }
71
72 static void do_epoll(int listenfd)
73 {
74 int epollfd;
75 struct epoll_event events[EPOLLEVENTS];
76 int ret;
77 char buf[MAXSIZE];
78 memset(buf,0,MAXSIZE);
79 //创建一个描述符
80 epollfd = epoll_create(FDSIZE);
81 //添加监听描述符事件
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