1.内核事件表
epoll是Linux特有的I/O复用函数,首先，epoll使用一组函数来完成任务，而不是单个函数.其次,epoll把用户关心的文件描述符上的事件放在内核里的一个事件表中，epoll需要使用一个额外的文件描述符，来唯一标识内核的这个事件表.
#include<sys/epoll.h>
int epoll_create(int size)
size只是告诉内核，事件表需要多大.该函数返回的文件描述符将用作其他所有的epoll系统调用的第一个函数,指定要返回的文件描述符
#include <sys/epoll.h>
int epoll_ctl(int epfd,int op, int fd, struct epoll_event * event)
fd参数是要操作的文件描述符，op参数是指定操作类型,操作类型有下面几种:
EPOLL_CTL_ADD,往事件表中注册fd上的事件
EPOLL_CTL_MOD，修改fd上的注册事件
EPOLL_CTL_DEL，删除fd上的注册事件
event参数指定事件，它是epoll_event结构指针类型,epoll_event的定义如下
struct epoll_event
{
_unit32_t events;//epoll事件
epoll_data_t data;//用户数据
}
其中events成员描述事件类型.epoll支持的事件类型和poll基本相同.表示epoll事件类型的宏在poll对应的宏前加"E"
, data成员用于存储用户数据，epoll_data_t的定义如下：
typedef union epoll_data
{
void * ptr;
int fd;
uint32_tu32;
uint64_t u64;
}
epoll_data是一个联合体,其中4个成员中使用最多的fd,它指定事件所属的目标文件描述符，ptr成员可用来指定与fd相关的用户数据,epoll_data_t是一个联合题，不能同时使用ptr和fd成员,将文件描述符和用户数据关联起来，以实现快速的数据访问
2.epoll_wait函数
epoll系列系统调用的主要接口是epoll_wait函数，它在一端超时时间里等待一组文件描述符上的事情
#include<sys/epoll.h>
int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event* events,int maxevents,int timeout)
该函数成功返回就绪的文件描述符的各数
timeout参数的含义与poll接口的timeout参数相同.maxevents参数指定最多监听多少个时间，它必须大于0。
epoll_wait函数如果检测到时间，就将所有就绪的事件从内核事件表中复制到它的第二个参数events指向的数组中.
这个数组值用于输出epoll_wait检测到的就绪事件,而不是像select和poll的数组参数用于传入用户注册的事件，用于输出内核检测的就绪事件，极大的提高了应用程序索引就绪文件描述符的效率
poll和epoll在使用的差别
int ret = poll(fd,MAX_EVENT_NUMBER,-1);
//必须遍历完所有已经注册文件描述符并找到其中的就绪这
for(int i=0;i<MAX_EVENT_NUMBER,++i)
{
if(fds[i].revents.&POLLIN)
{
int sockfd = fds[i].fd;
//处理sockfd
}
}
如何索引epoll返回就绪的文件描述符
int ret = epoll_wait(epollfd,events,MAX_EVENT_NUMBER,-1);
for(int i = 0; i <ret; i++)
{
int sockfd = events[i].data.fd;
}
LT和ET模式
epoll对于文件描述符的操作有两种模式,LT模式和ET模式
- LT是默认的工作模式，相当于一个效率较高的poll,epoll_wait检测到其上有事件发生并将事件通知应用程序后，应用程序可以不立即处理该事件，当应用程序再一次调用epoll_wait时，epoll_wait会再次向应用程序通告此事的，直到事件被处理
- ET是高效工作模式，注册了一个文件描述符上的EPOLLET事件，以ET模式来进行操作,epoll_wait检测上的事件发生并且将事件通知给应用程序之后，应用程序必须立即处理该事件。因为后续的epoll_wait调用将不再向应用程序通知这一事件
- ET在很大程序上降低了一个epoll被多次触发的次数，效率比较高.
//LT和ET模式
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <pthread.h>
#define MAX_EVENT_NUMBER 1024
#define BUFFER_SIZE 10
/将文件描述符设置为非阻塞的/
int setnonblocking(int fd)
{
int old_option = fcntl(fd,F_GETFL);
int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
fcntl(fd,F_SETFL,new_option);
return old_option;
}
//将文件描述符fd上的EPOLLIN 注册到 epollfd 指示的epoll的内核事件表中,参数enable_et 表示是不是要开启et模式
//et模式即epoll的高效的模式，表示epoll只给应用程序触发一次
void addfd(int epollfd , int fd, bool enable_et)
{
epoll_event event;
event.data.fd = fd;
event.events = EPOLLIN;//可读事件
//如果是et的话enable_et为1
if( enable_et )
{
event.events |= EPOLLET;//开启et模式
//event.events |= EPOLLONESHOT;
}
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&event);//操作epoll内核表事件
setnonblocking(fd);//非阻塞
}
//重置fd上的事件,这样的操作之后,fd中的epoll的EPOLLONESHOT事件虽然已经被注册了，但是依旧会触发fd中的EPOLLIN事件，且只能触发一次
void reset_oneshot(int epollfd,int fd)
{
epoll_event event;
event.data.fd = fd;
event.events = EPOLLIN | EPOLLET | EPOLLONESHOT;
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&event);//修改内核注册表事件
}
//LT模式的工作流程
void lt(epoll_event * events,int number,int epollfd,int listenfd)
{
char buf[BUFFER_SIZE];
for(int i = 0;i < number ; i++)
{
int sockfd = events[i].data.fd;
if( sockfd == listenfd)
{
struct sockaddr_in client_address;
socklen_t client_addrlength = sizeof(client_address);
int connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client_address,&client_addrlength);
addfd(epollfd,connfd,false);//对于connfd不使用et模式
}
else if(events[i].events & EPOLLIN)//如果有读事件的话
{
//只要socket的读缓存区中还有没有读取出来的数据,代码将会被触发
printf(“event trigger once\n”);
memset(buf,’\0’,BUFFER_SIZE);
int ret = recv(sockfd,buf,BUFFER_SIZE - 1, 0);
if(ret <= 0)
{
//reset_oneshot(epollfd,sockfd);
close(fd);
continue;
}
printf(“get %d btys of content : %s\n”,ret,buf);
}
else
{
printf(“something else happened \n”);
}
}
}
//ET模式的工作流程
void et(epoll_event *events, int number, int epollfd, int listenfd)
{
char buf[BUFFER_SIZE];
for (int i = 0; i < number; i++)
{
int sockfd = events[i].data.fd;
if (sockfd == listenfd)
{
struct sockaddr_in client_address;
socklen_t client_addrlength = sizeof(client_address);
int connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&client_address, &client_addrlength);
addfd(epollfd, connfd, true); //对于connfd使用et模式
}
else if(events[i].events & EPOLLIN)
{
//只有触发一次et的工作模式
printf(“event trigger once\n”);
//不断的重复接收socket套接字的内容
while(1)
{
memset(buf,’\0’,BUFFER_SIZE);
int ret = recv(sockfd , buf , BUFFER_SIZE - 1,0 );
if(ret < 0)
{
//对于非阻塞形式的IO,表示数据已经完全读取,epoll就能再次触发sockfd中的EPOLLIN事件,驱动下一次操作
if((errno == EAGAIN) || (errno == EWOULDBLOCK))
{
printf(“read later\n”);
break;
}
close(sockfd);
break;
}
else if(ret == 0)
{
close(sockfd);
}
else
{
printf(“get %d bytes of content : %s\n”,ret,buf);
}
}
}
else
{
printf(“something else happened\n”);
}
}
}
int main(int argc,char ** argv)
{
epoll_event event [MAX_EVENT_NUMBER];
int epollfd = epoll_create(5);
assert( epollfd != -1);
addfd(epollfd,listenfd,true);
while(1)
{
int ret = epoll_wait(epollfd,events,MAX_EVENT_NUMBER,-1);//永远阻塞除非某个事件
if(ret < 0 )
{
printf(“epoll failed \n”);
break;
}
lt(events,ret,epollfd,listenfd);//使用LT模式
}
close(listenfd);
return 0;
}
- 每个使用ET模式的文件描述符都应该是非阻塞的，如果文件描述符是阻塞的，那么读或者写操作都应该会是堵塞的.
4.EPOLLONESHOT事件
- 纵使我们使用ET模式，一个socket上的事件可能会被触发多次。会造成线程竞争的问题，这显然不是我们所期望的，我们期望的是一个socket在任意是和都只被一个线程处理，这一点可以使用epoll中的EPOLLONESHOT事件来实现
-对于注册EPOLLONESHOT事件的文件描述符，操作系统最多触发其上注册的一个可读，可写或者异常的事件，且只触发以次，除非我们使用epoll_ctl重置注册的EPOLLONESHOT事件，以确保这个socket下次可读，让其他的工作进程也可以处理这个socket