UNIX网络编程学习指南--epoll函数
epoll是select/poll的强化版，都是多路复用的函数，epoll有了很大的改进。
epoll的功能
1、支持监听大数目的socket描述符
一个进程内，select能打开的fd是有限制的，有宏FD_SETSIZE设置，默认值是1024.z在某些时候，这个数值是远远不够用的。解决方法有两种，已是修改宏然后再重新编译内核，但与此同时会引起网络效率的下降;二是使用多进程来解决，但是创建多个进程是有代价的，而且进程间数据同步没有多线程间方便。而epoll没有这个限制，它所支持的最大FD上限远远大于1024，在1GB内存的机器上是10万左右(具体数据可以再cat /proc/sys/file_max查看);
2、效率的提高
select函数每次都当监听的套接组有事件时就返回，但却不能讲有事件产生的套接字筛选出来，而是改变其在套接组的标志量，所以每次监听到事件，都需要将套接组整个遍历一遍。时间复杂度是O(n)。当FD数目增加时，效率会线性下降。
而epoll，每次会将监听套接字中产生时间的套接字加到一列表中，然后我们可以直接对此列表进行操作，而没有产生事件的套接字会被过滤掉，极大地提高了IO效率。这一点尤其在套接字监听数量巨大而活跃数量少的时候很明显。
epoll的用法
epoll是使用主要在于三个函数。
1、int epoll_create(int size);
创建一个epoll句柄，size用来告诉内核这个监听的数据最大值。注意:size是数量的最大值，不是fd的最大值
当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，所以在使用完epoll后，必须使用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。
epfd是epoll的句柄，即epoll_create的返回值。
op表示动作：用三个宏表示：
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;
fd是需要监听的套接字描述符;
event是设定监听事件的结构体,数据结构如下:
typedef union epoll_data
{
void *ptr;
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
}epoll_data_t;
struct epoll_event
{
uint32_t events;
epoll_data_t data;
};
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)的。
EPOLLONESHOT： 只监听一次事件，当监听完这次事件之后，就会把这个fd从epoll的队列中删除，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个fd加入到EPOLL队列里。
3、int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
等待事件的发生，返回需要处理的事件的数量，并将需处理事件的套接字集合与参数events内，可以遍历events来处理事件。
参数epfd为epoll句柄。
events为事件集合。
参数timeout是超时时间(毫秒，0立即返回，-1是永久阻塞)。该函数返回需要处理的事件，如返回0表示已超时。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#define MAXLINE 10
#define OPEN_MAX 100
#define LISTENQ 20
#define SERV_PORT 8888
#define INFTIN 1000
#define IP_ADDR "192.168.1.94"
int main()
{
struct epoll_event ev, events[20];
struct sockaddr_in clientaddr, serveraddr;
int epfd;
int listenfd; //监听fd
int nfds;
int i, n;
int sock_fd, conn_fd;
char buf[MAXLINE];
socklen_t clilen;
epfd = epoll_create(256); //生成epoll句柄
listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //创建套接字
ev.data.fd = listenfd; //设置与处理事件相关的文件描述符
ev.events = EPOLLIN; //设置要处理的事件类型
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev); //注册epoll事件
memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serveraddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
bind(listenfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); //绑定套接口
listen(listenfd, LISTENQ); //转为监听套接字
while(1)
{
nfds = epoll_wait(epfd, events, 20, 500); //等待事件发生
for(i=0; i<nfds; ++i)
{
if(events[i].data.fd == listenfd) //有新的连接
{
clilen = sizeof(struct sockaddr_in);
conn_fd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &clilen);
printf("accept a new client: %s\n", inet_ntoa(clientaddr.sin_addr));
ev.data.fd = conn_fd;
ev.events = EPOLLIN; //设置监听事件为可写
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_fd, &ev); //新增套接字
}
else if(events[i].events & EPOLLIN) //可读事件
{
if((sock_fd = events[i].data.fd) < 0)
continue;
if((n = recv(sock_fd, buf, MAXLINE, 0)) < 0)
{
if(errno == ECONNRESET)
{
close(sock_fd);
events[i].data.fd = -1;
}
else
{
printf("readline error\n");
}
}
else if(n == 0)
{
close(sock_fd);
printf("关闭\n");
events[i].data.fd = -1;
}
printf("%d--> %s\n", sock_fd, buf);
ev.data.fd = sock_fd;
ev.events = EPOLLOUT;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, sock_fd, &ev); //修改监听事件为输出
}
else if(events[i].events & EPOLLOUT) //可写事件
{
sock_fd = events[i].data.fd;
printf("out:\n");
scanf("%s", buf);
ev.events = EPOLLIN;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, sock_fd, &ev);
}
}
}
return 0;
}
