Epoll学习笔记

epoll 是Linux内核中的一种可扩展IO事件处理机制，最早在 Linux 2.5.44内核中引入，可被用于代替POSIX select 和 poll 系统调用，并且在具有大量应用程序请求时能够获得较好的性能（ 此时被监视的文件描述符数目非常大，与旧的 select 和 poll 系统调用完成操作所需 O(n) 不同， epoll能在O(1)时间内完成操作，所以性能相当高），epoll 与 FreeBSD的kqueue类似，都向用户空间提供了自己的文件描述符来进行操作。

epoll有2种工作方式:LT和ET。

LT(level triggered)是缺省的工作方式，并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作，内核还是会继续通知你的，所以，这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表．

ET (edge-triggered)是高速工作方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如，你在发送，接收或者接收请求，或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误）。但是请注意，如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪)，内核不会发送更多的通知(only once),不过在TCP协议中，ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认.

epoll函数：
1、int epoll_create(int size);
创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核需要监听的数目一共有多大。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，第一个参数是 epoll_create() 的返回值，第二个参数表示动作，使用如下三个宏来表示：

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：

typedef union epoll_data
{
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;

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。

当对方关闭连接(FIN), EPOLLERR，都可以认为是一种EPOLLIN事件，在read的时候分别有0，-1两个返回值。

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

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。

epoll_wait运行的原理是
等侍注册在epfd上的socket fd的事件的发生，如果发生则将发生的sokct fd和事件类型放入到events数组中。
单个epoll并不能解决所有问题，特别是你的每个操作都比较费时的时候，因为epoll是串行处理的。
epoll 开发框架：
while（1） {
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);//等待返回事件的数量

for(n = 0; n < nfds; ++n) {//遍历每个发生的事件
if(events[n].data.fd == listener) {
client = accept(listener, (struct sockaddr *) &local,
&addrlen);//将有事件发生的socket接收处理
if(client < 0){
perror("accept");
continue;
}
setnonblocking(client);//设置非阻塞
ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;//设置要处理的事件类型
ev.data.fd = client;
if (epoll_ctl(kdpfd, EPOLL_CTL_ADD, client, &ev) < 0) {//注册epoll事件
fprintf(stderr, "epoll set insertion error: fd=%d\n",
client);
return -1;
}
}
else
do_use_fd(events[n].data.fd);//fd中是要处理的数据。Dosomething
}
}
 

这两个网页说的蛮清楚的。

http://kb.cnblogs.com/a/2317269/

http://hi.baidu.com/chemical_liang/blog/item/f49885eed04a94cdb31cb1e7.html

附上服务端代码：

 #include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <memory.h>#include <string.h>#include <fcntl.h>#include <sys/epoll.h>#include <iostream>using namespace std;class CTCPServer{public:    CTCPServer(int nServerPort, int nLengthOfQueueOfListen = 100, const char *strBoundIP = NULL)    {m_nServerPort = nServerPort;m_nLengthOfQueueOfListen = nLengthOfQueueOfListen;if(NULL == strBoundIP){    m_strBoundIP = NULL;}else{    int length = strlen(strBoundIP);    m_strBoundIP = new char[length + 1];    memcpy(m_strBoundIP, strBoundIP, length + 1);}    }    virtual ~CTCPServer()    {if(m_strBoundIP != NULL){    delete [] m_strBoundIP;}    }public:    int Run()    {const int MAXEPOLLSIZE = 100;const int MAXEVENTSIZE = 50;int nListenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(-1 == nListenSocket){    cout << "socket error" << std::endl;    return -1;}SetNonBlock(nListenSocket);sockaddr_in ServerAddress;memset(&ServerAddress, 0, sizeof(sockaddr_in));ServerAddress.sin_family = AF_INET;if(NULL == m_strBoundIP){    ServerAddress.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);}else{    if(inet_pton(AF_INET, m_strBoundIP, &ServerAddress.sin_addr) != 1)    {cout << "inet_pton error" << endl;close(nListenSocket);return -1;    }}ServerAddress.sin_port = htons(m_nServerPort);int on = 1;setsockopt(nListenSocket,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));if(bind(nListenSocket, (sockaddr *)&ServerAddress, sizeof(sockaddr_in)) == -1){    cout << "bind error" << endl;    close(nListenSocket);    return -1;}if(listen(nListenSocket, m_nLengthOfQueueOfListen) == -1){    cout << "listen error" << endl;    close(nListenSocket);    return -1;}int efd;struct epoll_event ev;struct epoll_event events[MAXEPOLLSIZE];efd = epoll_create(MAXEPOLLSIZE);ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;ev.data.fd = nListenSocket;if(epoll_ctl(efd,EPOLL_CTL_ADD,nListenSocket,&ev)<0){cout<<"epoll_ctl() error"<<endl;return -1;}//events = calloc(MAXEVENTSIZE,sizeof(event));//events = new epoll_event[MAXEVENTSIZE];while(1){int n,i;n = epoll_wait(efd,events,MAXEVENTSIZE,-1);for(i=0;i<n;i++){if((events[i].events&EPOLLERR)||(events[i].events&EPOLLHUP)||(!(events[i].events&EPOLLIN))) /* An error has occured on this fd, or the socket is not                 ready for reading (why were we notified then?) */{cout<<"epoll error"<<endl;close(events[i].data.fd);continue;}else if(nListenSocket == events[i].data.fd){sockaddr_in ClientAddress;socklen_t LengthOfClientAddress = sizeof(sockaddr_in);int nConnectedSocket = accept(nListenSocket, (sockaddr *)&ClientAddress, &LengthOfClientAddress);if(-1 == nConnectedSocket){cout << "accept error" << std::endl;close(nListenSocket);return -1;}SetNonBlock(nConnectedSocket);ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;ev.data.fd = nConnectedSocket;if(epoll_ctl(efd,EPOLL_CTL_ADD,nConnectedSocket,&ev)<0){cout<<"epoll_ctl() error"<<endl;return -1;}}else{ServerFunction(events[i].data.fd, nListenSocket);}}}close(nListenSocket);return 0;    }private:    virtual void ServerFunction(int nConnectedSocket, int nListenSocket)    {    }    static int SetNonBlock(int fd)    {int flags = fcntl(fd,F_GETFL,0);if(flags == -1){cout<<"fcntl error"<<endl;return -1;}flags |= O_NONBLOCK;if(fcntl(fd,F_SETFL,flags) == -1){cout<<"fcntl error"<<endl;return -1;}return 0;   }private:    int m_nServerPort;    char* m_strBoundIP;    int m_nLengthOfQueueOfListen;};class CMyTCPServer : public CTCPServer{public:    CMyTCPServer(int nServerPort, int nLengthOfQueueOfListen = 100, const char *strBoundIP = NULL) : CTCPServer(nServerPort, nLengthOfQueueOfListen, strBoundIP)    {    }    virtual ~CMyTCPServer()    {    }private:    virtual void ServerFunction(int nConnectedSocket, int nListenSocket)    {char buf[14];write(nConnectedSocket, "Hello World\n", 13);read(nConnectedSocket,buf,14);cout<<buf<<endl;close(nConnectedSocket);    }};int main(){    CMyTCPServer myserver(4000);    myserver.Run();    return 0;}