epoll使用具体解释（精髓）

大家好，又见面了，我是全栈君，祝每个程序员都可以多学几门语言。

epoll – I/O event notification facility

在linux的网络编程中，非常长的时间都在使用select来做事件触发。在linux新的内核中，有了一种替换它的机制，就是epoll。

相比于select，epoll最大的优点在于它不会随着监听fd数目的增长而减少效率。由于在内核中的select实现中，它是採用轮询来处理的，轮询的fd数目越多，自然耗时越多。而且，在linux/posix_types.h头文件有这种声明：

#define __FD_SETSIZE 1024

表示select最多同一时候监听1024个fd，当然，能够通过改动头文件再重编译内核来扩大这个数目，但这似乎并不治本。

epoll的接口非常easy，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同拥有多大。这个參数不同于select()中的第一个參数，给出最大监听的fd+1的值。须要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下假设查看/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的事件注冊函数，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，而是在这里先注冊要监听的事件类型。第一个參数是epoll_create()的返回值，第二个參数表示动作，用三个宏来表示：

EPOLL_CTL_ADD：注冊新的fd到epfd中；

EPOLL_CTL_MOD：改动已经注冊的fd的监听事件；

EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；

第三个參数是须要监听的fd，第四个參数是告诉内核须要监听什么事，struct epoll_event结构例如以下：

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能够是以下几个宏的集合：

EPOLLIN ：表示相应的文件描写叙述符能够读（包含对端SOCKET正常关闭）；

EPOLLOUT：表示相应的文件描写叙述符能够写；

EPOLLPRI：表示相应的文件描写叙述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；

EPOLLERR：表示相应的文件描写叙述符错误发生；

EPOLLHUP：表示相应的文件描写叙述符被挂断；

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：仅仅监听一次事件，当监听完这次事件之后，假设还须要继续监听这个socket的话，须要再次把这个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，相似于select()调用。參数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，參数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久堵塞）。该函数返回须要处理的事件数目，如返回0表示已超时。

4、关于ET、LT两种工作模式：

能够得出这种结论:

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含缓冲区中还有未处理的数据,也就是说,假设要採用ET模式,须要一直read/write直到出错为止,非常多人反映为什么採用ET模式仅仅接收了一部分数据就再也得不到通知了,大多由于这样;而LT模式是仅仅要有数据没有处理就会一直通知下去的.

那么到底怎样来使用epoll呢？事实上非常easy。

通过在包含一个头文件#include <sys/epoll.h> 以及几个简单的API将能够大大的提高你的网络server的支持人数。

首先通过create_epoll(int maxfds)来创建一个epoll的句柄，当中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，之后的全部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)来查询全部的网络接口，看哪一个能够读，哪一个能够写了。主要的语法为：

nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);

当中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里面将储存全部的读写事件。max_events是当前须要监听的全部socket句柄数。最后一个timeout是 epoll_wait的超时，为0的时候表示立即返回，为-1的时候表示一直等下去，直到有事件范围，为随意正整数的时候表示等这么长的时间，假设一直没有事件，则范围。一般假设网络主循环是单独的线程的话，能够用-1来等，这样能够保证一些效率，假设是和主逻辑在同一个线程的话，则能够用0来保证主循环的效率。

epoll_wait范围之后应该是一个循环，遍利全部的事件。

差点儿全部的epoll程序都使用以下的框架：

   for( ; ; )

   {

       nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);

       for(i=0;i<nfds;++i)

       {

           if(events[i].data.fd==listenfd) //有新的连接

           {

               connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); //accept这个连接

               ev.data.fd=connfd;

               ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;

               epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); //将新的fd加入�到epoll的监听队列中

           }

           else if( events[i].events&EPOLLIN ) //接收到数据，读socket

           {

               n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0   //读

               ev.data.ptr = md;    //md为自己定义类型，加入�数据

               ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;

               epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);//改动标识符，等待下一个循环时发送数据，异步处理的精髓

           }

           else if(events[i].events&EPOLLOUT) //有数据待发送，写socket

           {

               struct myepoll_data* md = (myepoll_data*)events[i].data.ptr;   //取数据

               sockfd = md->fd;

               send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 );       //发送数据

               ev.data.fd=sockfd;

               ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;

               epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //改动标识符，等待下一个循环时接收数据

           }

           else

           {

               //其它的处理

           }

       }

   }

以下给出一个完整的server端样例：

#include <iostream> #include <sys/socket.h> #include <sys/epoll.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <errno.h>


using namespace std;
#define MAXLINE 5
#define OPEN_MAX 100
#define LISTENQ 20
#define SERV_PORT 5000
#define INFTIM 1000
void setnonblocking(int sock)
{
    int opts;
    opts=fcntl(sock,F_GETFL);
    if(opts<0)
    {
        perror("fcntl(sock,GETFL)");
        exit(1);
    }
    opts = opts|O_NONBLOCK;
    if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0)
    {
        perror("fcntl(sock,SETFL,opts)");
        exit(1);
    }
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds, portnumber;
    ssize_t n;
    char line[MAXLINE];
    socklen_t clilen;
    if ( 2 == argc )
    {
        if( (portnumber = atoi(argv[1])) < 0 )
        {
            fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]);
            return 1;
        }
    }
    else
    {
        fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]);
        return 1;
    }

//声明epoll_event结构体的变量,ev用于注冊事件,数组用于回传要处理的事件 struct epoll_event ev,events[20]; //生成用于处理accept的epoll专用的文件描写叙述符 epfd=epoll_create(256); struct sockaddr_in clientaddr; struct sockaddr_in serveraddr; listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //把socket设置为非堵塞方式 //setnonblocking(listenfd); //设置与要处理的事件相关的文件描写叙述符 ev.data.fd=listenfd; //设置要处理的事件类型 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; //ev.events=EPOLLIN; //注冊epoll事件 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev); bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); serveraddr.sin_family = AF_INET; char *local_addr="127.0.0.1"; inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));//htons(portnumber); serveraddr.sin_port=htons(portnumber); bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); listen(listenfd, LISTENQ); maxi = 0; for ( ; ; ) { //等待epoll事件的发生 nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500); //处理所发生的全部事件 for(i=0;i<nfds;++i) { if(events[i].data.fd==listenfd)//假设新监測到一个SOCKET用户连接到了绑定的SOCKET端口，建立新的连接。 { connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); if(connfd<0){ perror("connfd<0"); exit(1); } //setnonblocking(connfd); char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr); cout << "accapt a connection from " << str << endl; //设置用于读操作的文件描写叙述符 ev.data.fd=connfd; //设置用于注測的读操作事件 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; //ev.events=EPOLLIN; //注冊ev epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); } else if(events[i].events&EPOLLIN)//假设是已经连接的用户，而且收到数据，那么进行读入。 { cout << "EPOLLIN" << endl; if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0) continue; if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) { if (errno == ECONNRESET) { close(sockfd); events[i].data.fd = -1; } else std::cout<<"readline error"<<std::endl; } else if (n == 0) { close(sockfd); events[i].data.fd = -1; } line[n] = '/0'; cout << "read " << line << endl; //设置用于写操作的文件描写叙述符 ev.data.fd=sockfd; //设置用于注測的写操作事件 ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET; //改动sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT //epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); } else if(events[i].events&EPOLLOUT) // 假设有数据发送 { sockfd = events[i].data.fd; write(sockfd, line, n); //设置用于读操作的文件描写叙述符 ev.data.fd=sockfd; //设置用于注測的读操作事件 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; //改动sockfd上要处理的事件为EPOLIN epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); } } } return 0; }