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io多路複用epoll歸納

概念:epoll是在2.6核心中提出的,是之前的select和poll的增強版本。相對於select和poll來說,epoll更加靈活,沒有描述符限制。epoll使用一個檔案描述符管理多個描述符,將使用者關係的檔案描述符的事件存放到核心的一個事件表中,這樣在使用者空間和核心空間的copy只需一次。

2、epoll介面

  epoll操作過程需要三個介面,分別如下:

#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

(1) 建立數:int epoll_create(int size);
  建立一個epoll的控制代碼,size用來告訴核心這個監聽的數目一共有多大。這個引數不同於select()中的第一個引數,給出最大監聽的fd+1的值。需要注意的是,當建立好epoll控制代碼後,它就是會佔用一個fd值,在linux下如果檢視/proc/程序id/fd/,是能夠看到這個fd的,所以在使用完epoll後,必須呼叫close()關閉,否則可能導致fd被耗盡。

(2)上樹:int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
  epoll的事件註冊函式,它不同與select()是在監聽事件時告訴核心要監聽什麼型別的事件epoll的事件註冊函式,它不同與select()是在監聽事件時告訴核心要監聽什麼型別的事件,而是在這裡先註冊要監聽的事件型別。第一個引數是epoll_create()的返回值,第二個引數表示動作,用三個巨集來表示:
EPOLL_CTL_ADD:註冊新的fd到epfd中;
EPOLL_CTL_MOD:修改已經註冊的fd的監聽事件;
EPOLL_CTL_DEL:從epfd中刪除一個fd;
第三個引數是需要監聽的fd,第四個引數是告訴核心需要監聽什麼事,struct epoll_event結構如下:

struct epoll_event {
  __uint32_t events;  /* Epoll events */
  epoll_data_t data;  /* User data variable */
};

events可以是以下幾個巨集的集合:
EPOLLIN :表示對應的檔案描述符可以讀(包括對端SOCKET正常關閉);
EPOLLOUT:表示對應的檔案描述符可以寫;
EPOLLPRI:表示對應的檔案描述符有緊急的資料可讀(這裡應該表示有帶外資料到來);
EPOLLERR:表示對應的檔案描述符發生錯誤;
EPOLLHUP:表示對應的檔案描述符被結束通話;
EPOLLET: 將EPOLL設為邊緣觸發(Edge Triggered)模式,這是相對於水平觸發(Level Triggered)來說的。
EPOLLONESHOT:只監聽一次事件,當監聽完這次事件之後,如果還需要繼續監聽這個socket的話,需要再次把這個socket加入到EPOLL佇列裡

(3) 監聽:int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
  等待事件的產生,類似於select()呼叫。引數events用來從核心得到事件的集合,maxevents告之核心這個events有多大,這個maxevents的值不能大於建立epoll_create()時的size,引數timeout是超時時間(毫秒,0會立即返回,-1將不確定,也有說法說是永久阻塞)。該函式返回需要處理的事件數目,如返回0表示已超時。

3、工作模式

  epoll對檔案描述符的操作有兩種模式:LT(level trigger)和ET(edge trigger)。LT模式是預設模式,LT模式與ET模式的區別如下:

  LT模式:當epoll_wait檢測到描述符事件發生並將此事件通知應用程式,應用程式可以不立即處理該事件。下次呼叫epoll_wait時,會再次響應應用程式並通知此事件。

  ET模式:當epoll_wait檢測到描述符事件發生並將此事件通知應用程式,應用程式必須立即處理該事件。如果不處理,下次呼叫epoll_wait時,不會再次響應應用程式並通知此事件。

  ET模式在很大程度上減少了epoll事件被重複觸發的次數,因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的時候,必須使用非阻塞套介面,以避免由於一個檔案控制代碼的阻塞讀/阻塞寫操作把處理多個檔案描述符的任務餓死。