linux—–epoll

  • Post author:
  • Post category:linux



在linux的网络编程中,很长的时间都在使用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最大的好处在于它不会随着监听fd数目的增长而降低效率。因为在内核中的select实现中,它是采用轮询来处理的,轮询的fd数目越多,自然耗时越多。并且,在linux/posix_types.h头文件有这样的声明:




#define __FD_SETSIZE    1024




表示select最多同时监听1024个fd,当然,可以通过修改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。






几乎所有的epoll程序都使用下面的框架:






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添加到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为自定义类型,添加数据




ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;




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




}




else




{





//其他的处理




}




}



}




#include 
   
   
    
    
#include 
    
    
     
     
#include 
     
     
      
      
#include 
      
      
       
       
#include 
       
       
         #include 
        
          #include 
         
           #include 
          
            #include 
           
             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用于注册事件,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设置为非阻塞方式 //setnonblocking(listenfd); //设置与要处理的事件相关的文件描述符 ev.data.fd=listenfd; //设置要处理的事件类型 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; //ev.events=EPOLLIN; //注册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); //处理所发生的所有事件 for(i=0;i 
            
              < 0) continue; if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) { if (errno == ECONNRESET) { close(sockfd); events[i].data.fd = -1; } else std::cout<<"readline error"<