epoll学习笔记

epoll有两种模式,Edge Triggered(简称 ET) 和 Level Triggered.在采用这两种模式时要注意的是,如果采用ET模式,那么仅当状态发生变化时才会通知,而采用LT模式类似于原来的 select/poll操作,只要还有没有处理的事件就会一直通知.

以代码来说明问题:
首先给出server的代码,需要说明的是每次accept的连接,加入可读集的时候采用的都是ET模式,而且接收缓冲区是5字节的,也就是每次只接收5字节的数据:


#include <iostream>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/epoll.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <errno.h>



using namespace std;



#define MAXLINE 5

#define OPEN_MAX 100

#define LISTENQ 20

#define SERV_PORT 5000

#define INFTIM 1000



void setnonblocking(int sock)

{

    int opts;

    opts=fcntl(sock,F_GETFL);

    if(opts<0)

    {

        perror("fcntl(sock,GETFL)");

        exit(1);

    }

    opts = opts|O_NONBLOCK;

    if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0)

    {

        perror("fcntl(sock,SETFL,opts)");

        exit(1);

    }  

}



int main()

{

    int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds;

    ssize_t n;

    char line[MAXLINE];

    socklen_t clilen;

    //声明epoll_event结构体的变量,ev用于注册事件,数组用于回传要处理的事件

    struct epoll_event ev,events[20];

    //生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符

    epfd=epoll_create(256);

    struct sockaddr_in clientaddr;

    struct sockaddr_in serveraddr;

    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    //把socket设置为非阻塞方式

    //setnonblocking(listenfd);

    //设置与要处理的事件相关的文件描述符

    ev.data.fd=listenfd;

    //设置要处理的事件类型

    ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;

    //ev.events=EPOLLIN;

    //注册epoll事件

    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);

    bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));

    serveraddr.sin_family = AF_INET;

    char *local_addr="127.0.0.1";

    inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));//htons(SERV_PORT);

    serveraddr.sin_port=htons(SERV_PORT);

    bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

    listen(listenfd, LISTENQ);

    maxi = 0;

    for ( ; ; ) {

        //等待epoll事件的发生

        nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500);

        //处理所发生的所有事件    

        for(i=0;i<nfds;++i)

        {

            if(events.data.fd==listenfd)

            {

                connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen);

                if(connfd<0){

                    perror("connfd<0");

                    exit(1);

                }

                //setnonblocking(connfd);

                char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);

                cout << "accapt a connection from " << str << endl;

                //设置用于读操作的文件描述符

                ev.data.fd=connfd;

                //设置用于注测的读操作事件

                ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;

                //ev.events=EPOLLIN;

                //注册ev

                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev);

            }

            else if(events.events&EPOLLIN)

            {

                cout << "EPOLLIN" << endl;

                if ( (sockfd = events.data.fd) < 0)

                    continue;

                if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) {

                    if (errno == ECONNRESET) {

                        close(sockfd);

                        events.data.fd = -1;

                    } else

                        std::cout<<"readline error"<<std::endl;

                } else if (n == 0) {

                    close(sockfd);

                    events.data.fd = -1;

                }

                line[n] = '/0';

                cout << "read " << line << endl;

                //设置用于写操作的文件描述符

                ev.data.fd=sockfd;

                //设置用于注测的写操作事件

                ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;

                //修改sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT

                //epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);

            }

            else if(events.events&EPOLLOUT)

            {  

                sockfd = events.data.fd;

                write(sockfd, line, n);

                //设置用于读操作的文件描述符

                ev.data.fd=sockfd;

                //设置用于注测的读操作事件

                ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;

                //修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN

                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);

            }

        }

    }

    return 0;

}



下面给出测试所用的Perl写的client端,在client中发送10字节的数据,同时让client在发送完数据之后进入死循环, 也就是在发送完之后连接的状态不发生改变--既不再发送数据, 也不关闭连接,这样才能观察出server的状态:


#!/usr/bin/perl



use IO::Socket;



my $host = "127.0.0.1";

my $port = 5000;



my $socket = IO::Socket::INET->new("$host:$port") or die "create socket error $@";

my $msg_out = "1234567890";

print $socket $msg_out;

print "now send over, go to sleep/n";



while (1)

{

    sleep(1);

}



运行server和client发现,server仅仅读取了5字节的数据,而client其实发送了10字节的数据,也就是说,server仅当第一次监听到了EPOLLIN事件,由于没有读取完数据,而且采用的是ET模式,状态在此之后不发生变化,因此server再也接收不到EPOLLIN 事件了.

如果我们把client改为这样:


#!/usr/bin/perl



use IO::Socket;



my $host = "127.0.0.1";

my $port = 5000;



my $socket = IO::Socket::INET->new("$host:$port") or die "create socket error $@";

my $msg_out = "1234567890";

print $socket $msg_out;

print "now send over, go to sleep/n";

sleep(5);

print "5 second gonesend another line/n";

print $socket $msg_out;



while (1)

{

    sleep(1);

}

可以发现,在server接收完5字节的数据之后一直监听不到client的事件,而当client休眠5秒之后重新发送数据,server再次监听到了变化,只不过因为只是读取了5个字节,仍然有10个字节的数据(client第二次发送的数据)没有接收完.

如果上面的实验中,对accept的socket都采用的是LT模式,那么只要还有数据留在buffer中,server就会继续得到通知,读者可以自行改动代码进行实验.

基于这两个实验,可以得出这样的结论: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.

另外,从这个例子中,也可以阐述一些基本的网络编程概念.首先,连接的两端中,一端发送成功并不代表着对方上层应用程序接收成功, 就拿上面的 client测试程序来说,10字节的数据已经发送成功,但是上层的server并没有调用read读取数据,因此发送成功仅仅说明了数据被对方的协议栈接收存放在了相应的buffer中,而上层的应用程序是否接收了这部分数据不得而知;同样的,读取数据时也只代表着本方协议栈的对应 buffer中有数据可读,而此时时候在对端是否在发送数据也不得而知.