epoll机制

来源：互联网发布：蚁群算法求解tsp问题编辑：程序博客网时间：2024/06/07 21:47

什么是epoll

epoll是什么？按照man手册的说法：是为处理大批量句柄而作了改进的poll。当然，这不是2.6内核才有的，它是在2.5.44内核中被引进的(epoll(4) is a new API introduced in Linux kernel 2.5.44)，它几乎具备了之前所说的一切优点，被公认为Linux2.6下性能最好的多路I/O就绪通知方法。

为什么使用epoll:

1：阻塞型i/0 : 比如当进程要读取的文件为空时，进程可以进入休眠状态，而不占用cpu资源，当文件中有内容是进程被唤醒，进行读取

2：多路复用：即一个进程同时对多个设备/文件的监控

3：select函数既可以实现阻塞型i/o和多路复用，当监控的某个文件发生变化时需要遍历所以的文件才可以知道是哪个文件发生了变化，耗费资源大，并且同时监控的文件数目有上线

4：epoll：既可以实现阻塞型i/o和多路复用，当监控的某个文件发生变化是可以直接知道是哪一个文件，并且监控的文件没有上线，所以epoll是linux中最优秀的多路复用机制

epoll的接口非常简单，一共就三个函数：
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，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：
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

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。

4、关于ET、LT两种工作模式：
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.

那么究竟如何来使用epoll呢？其实非常简单。
通过在包含一个头文件#include <sys/epoll.h> 以及几个简单的API将可以大大的提高你的网络服务器的支持人数。

首先通过create_epoll(int maxfds)来创建一个epoll的句柄，其中maxfds为你epoll所支持的最大句柄数。这个函数会返回一个新的epoll句柄，之后的所有操作将通过这个句柄来进行操作。在用完之后，记得用close()来关闭这个创建出来的epoll句柄。

之后在你的网络主循环里面，每一帧的调用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)来查询所有的网络接口，看哪一个可以读，哪一个可以写了。基本的语法为：
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
其中kdpfd为用epoll_create创建之后的句柄，events是一个epoll_event*的指针，当epoll_wait这个函数操作成功之后，epoll_events里面将储存所有的读写事件。max_events是当前需要监听的所有socket句柄数。最后一个timeout是 epoll_wait的超时，为0的时候表示马上返回，为-1的时候表示一直等下去，直到有事件范围，为任意正整数的时候表示等这么长的时间，如果一直没有事件，则范围。一般如果网络主循环是单独的线程的话，可以用-1来等，这样可以保证一些效率，如果是和主逻辑在同一个线程的话，则可以用0来保证主循环的效率。

epoll_wait范围之后应该是一个循环，遍利所有的事件。

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/epoll.h>

int main()
{
int fd1,fd2;
int efd;
int i,n;
char c;
int retval;

//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 event;
struct epoll_event *events;

//创建有名管道
mkfifo("/tmp/fifo1",0666);
mkfifo("/tmp/fifo2",0666);

fd1 = open("/tmp/fifo1",O_RDONLY);
fd2 = open("/tmp/fifo2",O_RDONLY);
//创建监听池
efd = epoll_create1(0);
//构造监听事件，注册加入监听池
event.events = EPOLLIN|EPOLLET; //边沿触发，即从无数据到有数时就触发一次
event.data.fd = fd1;
epoll_ctl(efd,EPOLL_CTL_ADD,fd1,&event);

event.events = EPOLLIN|EPOLLET;
event.data.fd = fd2;
epoll_ctl(efd,EPOLL_CTL_ADD,fd2,&event);

events = calloc(100,sizeof(event));

printf("i am waiting\n");
n = epoll_wait(efd,events,100,-1); //-1会一直阻塞在这
/* if(n==0)
{
exit(1);
}*/
printf("i am alive\n");
for(i=0;i<n;i++)
{
if(events[i].events & EPOLLIN)
{
read(events[i].data.fd,&c,1);
printf("file %d can be read\n",events[i].data.fd);
}
if(events[i].events & EPOLLOUT)
{

}
if(events[i].events & EPOLLERR)
{

}

}
free(events);
close(fd1);
close(fd2);
return 0;
}

0 0