EPOLL使用的簡單總結
EPOLL使用簡單總結
0. 為什麼要用epoll
既然用到epoll，一定對select和poll有一定的瞭解。
Select需要與fd_set結構體配合使用，並在使用者空間維護一個客戶端描述符，且管理控制代碼時有數目的限制。
Poll解決了控制代碼數目的限制（連結串列實現），同時維護一個pollfd結構體的客戶端事件的集合。
這來倆效能侷限點為：
Select和POLL都會遍歷整個集合來確定活躍描述符
與核心互動時會把所有控制代碼拷貝到核心
注意的是：
伺服器效能四大殺手：
1.資料拷貝-> 快取方案
2.環境切換（執行緒切換）->單核單執行緒，多核多執行緒
3.記憶體分配->記憶體池
4.鎖競爭->減少鎖的使用
Poll每次需要從使用者態將所有的控制代碼複製到核心態,如果以萬計的控制代碼會導致每次都要copy幾十幾百KB的記憶體到核心態,非常低效。使用epoll時你只需要呼叫epoll_ctl事先新增到對應紅黑樹,真正用epoll_wait時不用傳遞socket控制代碼給核心,節省了拷貝開銷。
以上此段出自阿里雲《epoll全面講解：從實現到應用》https://www.aliyun.com/jiaocheng/122174.html
Epoll在核心的實現使用了mmap共享記憶體，紅黑樹和鎖，所以在一定條件下提升機器的效能：
大量連結的/不是所有的控制代碼都很活躍 條件下使用epoll
1. 為什麼要使用非阻塞模式
ET模式需要非阻塞。
為此我們需要知道什麼是阻塞模式，非阻塞模式，IO複用模型。
此外，在伺服器程式中發生阻塞一般是讀寫資料和accept等待連結的時候。
以下圖和思想，來源於《Unix網路程式設計 第二版》第一卷 第二部分 第六章 第二節
阻塞模式：
正如原文所說，一開始寫的網路程式設計程式碼都是阻塞模式，直觀一點的意思就是沒有用到select/poll，直接使用socket-> sockaddr_in ->bind->listen->while(1)->accept模型的簡單回射伺服器就是阻塞IO模型應用。此模型的侷限是一個執行緒或者程序只能同時處理一個描述符。
非阻塞模式：
也就是應用層一直檢查核心是否準備好資料，直到完成。可以做個簡單的實驗，就上面說過的回射伺服器，直接設定成非租塞，accept會一直返回-1。原因是一直在等待連結，當連結到來讀寫完資料，再次瘋狂返回-1。
IO複用模式：
如圖，IO複用其實就是select/poll/epoll這類的函式，它們們幫我們完成了核心的監控，並可以監控多個，當核心某個IO準備好後通知我們，我們在呼叫。與上面的非阻塞模式配合使用就不會反會-1的錯誤（當資料準備好後再accept，舉例select也就是if (pollfds[0].revents & POLLIN){… accept …}）。
我在使用第一次使用epoll時候（就是寫這完文件的前一天）使用的是<非阻塞+IO複用+LT模式>，其實LT模式下非阻塞效能不高，但是好寫。
之後會改ET。
先放個圖。
圖片來源圖片來源CSDN《epoll EPOLLL、EPOLLET模式與阻塞、非阻塞》https://blog.csdn.net/zxm342698145/article/details/80524331
2. epoll使用（c++，面向過程）
先說一下用epoll和不用IO複用網路伺服器程式設計的區別
首先是阻塞的程式設計流程（個人總結不是很嚴謹）：
然後就是epoll 的IO複用程式設計模型：
程式碼中的體現如下：
int main()
{
/*Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)，我這裡設定了非阻塞模式，下面的accept4也是。*/
int listenfd;
listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC, 0); // fei zu se IO fu yong
/*設定伺服器的sockaddr_in結構體，IPv4，當前地址，8000埠*/
struct sockaddr_in serveraddr;
bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serveraddr.sin_port = htons(8000);
/*重連處理*/
int opt = 1;
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
/*Bind繫結描述符和伺服器結構體*/
Bind(listenfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
/*Listen監聽描述符*/
Listen(listenfd, 20);
/*準備客戶端sockaddr_in結構體，以及accept的返回值*/
struct sockaddr_in clientaddr;
socklen_t clientlen;
int connfd;
/*準備epoll的epoll_event結構體集，用的是c++的向量，為了方便*/
typedef std::vector<struct epoll_event> EpollList;
/*epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC)生成用於處理accept的epoll專用的檔案描述符，建立一個epoll的控制代碼*/
int epollfd;
epollfd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);
//Creates a handle to epoll, the size of which tells the kernel how many listeners there are.
/*設定epoll_event結構體監聽事件，epoll_event結構體的變數,epfd用於註冊事件*/
struct epoll_event epfd;
epfd.data.fd = listenfd;
epfd.events = EPOLLIN/*| EPOLLET */;
/*epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &epfd);
epollfd為epoll_create1返回，epfd為epoll_event結構體監聽事件的結構體
epoll的事件註冊函式，它不同與select()是在監聽事件時（epoll使用epoll_wait監聽）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*/
epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &epfd);
/*設定epoll_event結構體集的大小*/
EpollList events(16);//You can listen for 16 at first
int nready;//活躍描述符個數
while(1)
{
/*nready = epoll_wait(epollfd, &*events.begin(), static_cast<int>(events.size()), -1);
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。*/
nready = epoll_wait(epollfd, &*events.begin(), static_cast<int>(events.size()), -1);
if (nready == -1)//出錯處理
{
if(errno == EINTR)
continue;
perror("epoll_wait");
}
if(nready == 0) //如果沒有活躍的重來
continue;
if ((size_t)nready == events.size())//如果結構體集不夠用了，倍增
{
events.resize(events.size() * 2);
}
/*遍歷返回的活躍描述符for(int i=0; i < nready; ++i)*/
for(int i=0; i < nready; ++i)
{
/*if (events[i].data.fd == listenfd)監聽活躍*/
if (events[i].data.fd == listenfd)
{
/*Accept客戶端結構體和監聽描述符，返回一個客戶描述符，accept4比accept定義一個引數*/
clientlen = sizeof(clientaddr);
connfd = Accept4(listenfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &clientlen,
SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC);// fei zu se IO fu yong
std::cout << connfd << "is come!" << std::endl;
/*有客戶訪問到來，修改結構體事件，把監聽描述符改為客戶連結描述符，寫入核心*/
epfd.data.fd = connfd;
epfd.events = EPOLLIN/* | EPOLLET*/;
epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &epfd);
}
/*if (events[i].events & EPOLLIN)客戶描述符活躍，客戶連結描述符有可讀事件*/
else if (events[i].events & EPOLLIN)
{
connfd = events[i].data.fd;//取出連結描述符使用
if (connfd < 0)
{
continue;
}
/*用於讀寫的準備*/
char buf[100];
bzero(buf, sizeof(buf));
int n;
if ((n = read(connfd, buf, 100)) > 0)
{
std::cout << "::" << connfd <<" Date: ["<< buf <<"]" << std::endl;
write(connfd, buf, n);
}
/*關閉描述符，就是客戶斷開連線後處理*/
else if (n == 0)
{
std::cout << connfd << "is go" << std::endl;
close(connfd);
epfd = events[i];
epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, &epfd);
}
}
}
}
return 0;
}
3. epoll介面和結構體
Epoll的標頭檔案：
#include <sys/epoll.h>
Epoll的函式介面：
Int epoll_create(int size);
引數size為設定可以連線的多少，老的create函式，例項epoll，現在引數size被忽略，大小取決於核心的處理能力。
Int epoll_create1(int flags);
推薦使用的新版本， flags引數的值為EPOLL_CLOEXEC ；
Int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
事件註冊函式
-
epfd:epoll_create返回的例項；
-
op：表示動作
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； -
fd：監聽的檔案描述符；
-
event：通知核心的結構體下頁說明
Int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout)；
相當於select函式等待事件產生maxevents：通知核心event的大小；timeout：超時時間，-1為永遠等待；
EPOLL結構體：
Typedef union epoll_date{
void *ptr;
int fd;
unit32_t u32;
unit64_t u64;
}epoll_data_t
聯合體，使用者資料變數，一般使用fd檔案描述符
Struct epoll_event{
unit32_t events;
epoll_data_t date;
}
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
參考部落格
博主：lvyilong316
http://blog.chinaunix.net/uid/28541347.html
epoll專欄，共10篇