【网络编程】二、poll, epoll, selector 的区别

参考：https://www.cnblogs.com/aspirant/p/9166944.html

一、网络接收数据的示意图

我们先从只监听一个socket开始讲起：

首先我们有一个程序A，他运行这下面这样一段代码：

//创建socket
int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   
//绑定端口
bind(s, ...)
//监听
listen(s, ...)
//接受客户端连接
int c = accept(s, ...)
//接收客户端数据，没有数据就先阻塞在这里
recv(c, ...);
//将数据打印出来
printf(...)

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当程序A运行到recv()的时候它阻塞了，

之后就挂起在等待队列中，等待被唤醒之后继续执行，

而在Linux中，万事万物皆为文件，我们的socket也占用了一个fd。

我们的A就挂在socket中的等待队列中。

接下来我们来看一个简单的流程：

首先第一步是通过网线发送数据到网卡
网卡将数据存到内存中
网卡对cpu发出中断信号，提醒cpu过来处理网卡的任务
cpu接到信号后暂时中断自己的任务，过来运行网卡准备的中断程序
中断程序的内容是：将网卡写到内存中的网络数据写入socket的输入缓冲区
然后中断程序再唤醒处于阻塞状态的A唤醒，并挂到工作队列中让cpu运行它，而cpu就会运行刚刚代码的最后一段：打印

//将数据打印出来 printf(...)

二、epoll的三个函数

2.1、epoll_create

命令：创建1个多路复用器

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。

注意：size参数只是告诉内核这个 epoll对象会处理的事件大致数目，而不是能够处理的事件的最大个数。在 Linux最新的一些内核版本的实现中，这个 size参数没有任何意义。

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2.2、epoll_ctl

epoll_ctl命令:向多路复用器，添加各种文件描述符（套接字socket）的网络事件监听（serverSocketChannel的连接就绪，socketChannel的链接完成就绪，读就绪，写就绪事件）

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

epoll的事件注册函数，epoll_ctl向 epoll对象中添加、修改或者删除感兴趣的事件，返回0表示成功，否则返回–1，此时需要根据errno错误码判断错误类型。

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。

epoll_wait方法返回的事件必然是通过 epoll_ctl添加到 epoll中的。

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件
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

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2.3、epoll_wait

epoll_wait命令：当有网络事件就绪，操作系统中断程序会中断进程，让多路服务器返回网络就绪的文件描述符（套接字socket）

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。如果返回–1，则表示出现错误，需要检查 errno错误码判断错误类型。

第1个参数 epfd是 epoll的描述符。

第2个参数 events则是分配好的 epoll_event结构体数组，epoll将会把发生的事件复制到 events数组中（events不可以是空指针，内核只负责把数据复制到这个 events数组中，不会去帮助我们在用户态中分配内存。内核这种做法效率很高）。

第3个参数 maxevents表示本次可以返回的最大事件数目，通常 maxevents参数与预分配的events数组的大小是相等的。

第4个参数 timeout表示在没有检测到事件发生时最多等待的时间（单位为毫秒），如果 timeout为0，则表示 epoll_wait在 rdllist链表中为空，立刻返回，不会等待。

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2.4、关于Epoll的两种工作模式：ET、LT

epoll有两种工作模式：LT（水平触发）模式和ET（边缘触发）模式。

默认情况下，epoll采用 LT模式工作，这时可以处理阻塞和非阻塞套接字，而上表中的 EPOLLET表示可以将一个事件改为 ET模式。ET模式的效率要比 LT模式高，它只支持非阻塞套接字。

ET模式与LT模式的区别在于：

当一个新的事件到来时，ET模式下当然可以从 epoll_wait调用中获取到这个事件，可是如果这次没有把这个事件对应的套接字缓冲区处理完，在这个套接字没有新的事件再次到来时，在 ET模式下是无法再次从 epoll_wait调用中获取这个事件的；而 LT模式则相反，只要一个事件对应的套接字缓冲区还有数据，就总能从 epoll_wait中获取这个事件。因此，在 LT模式下开发基于 epoll的应用要简单一些，不太容易出错，而在 ET模式下事件发生时，如果没有彻底地将缓冲区数据处理完，则会导致缓冲区中的用户请求得不到响应。默认情况下，Nginx是通过 ET模式使用 epoll的。

结论:
ET模式仅当状态发生变化的时候才获得通知,这里所谓的状态的变化并不包括缓冲区中还有未处理的数据,也就是说,如果要采用ET模式,需要一直read/write直到出错为止,很多人反映为什么采用ET模式只接收了一部分数据就再也得不到通知了,大多因为这样;而LT模式是只要有数据没有处理就会一直通知下去的.