C++ – 网络编程模型 – Linux EPOLL
1.简介
Linux I/O多路复用技术在比较多的TCP网络服务器中有使用，即比较多的用到select函数。Linux 2.6内核中有提高网络I/O性能的新方法，即epoll 。 epoll是什么？按照man手册的说法是为处理大批量句柄而作了改进的poll。要使用epoll只需要以下的三个系统函数调
用：
epoll_create
(2)，
epoll_ctl
(2)，
epoll_wait
(2)。
2.select模型的缺陷
(1)
在Linux内核中，select所用到的FD_SET是有限的
内核中有个参数__FD_SETSIZE定义了每个FD_SET的句柄个数：#define __FD_SETSIZE 1024。也就是说，如果想要同时检测1025个句柄的可读状态是不可能用select实现的；或者同时检测1025个句柄的可写状态也是不可能的。
(2)
内核中实现select是使用轮询方法
每次检测都会遍历所有FD_SET中的句柄，显然select函数的执行时间与FD_SET中句柄的个数有一个比例关系，即select要检测的句柄数越多就会越费时
3.Windows IOCP模型的缺陷
windows完成端口实现的AIO，实际上也只是使用内部用线程池实现的，最后的结果是IO有个线程池，你的应用程序也需要一个线程池。很多文档其实已经指出了这引发的线程context-switch所带来的代价。
4.EPOLL模型的优点
(1) 支持一个进程打开大数目的socket描述符(FD)
epoll没有select模型中的限制，它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于select 所支持的2048
(2) IO效率不随FD数目增加而线性下降
传统select/poll的另一个致命弱点就是当你拥有一个很大的socket集合，由于网络得延时，使得任一时间只有部分的socket是”活跃”的，而select/poll每次调用都会线性扫描全部的集合，导致效率呈现线性下降。但是epoll不存在这个问题，它只会对”活跃”的socket进行操作：这是因为在内核实现中epoll是根据每个fd上面的callback函数实现的。于是，只有”活跃”的socket才会主动去调用callback函数，其他idle状态的socket则不会。在这点上，epoll实现了一个”伪”AIO”，因为这时候推动力在os内核。在一些 benchmark中，如果所有的socket基本上都是活跃的，比如一个高速LAN环境，epoll也不比select/poll低多少效率，但若过多使用的调用epoll_ctl，效率稍微有些下降。然而一旦使用idle connections模拟WAN环境，那么epoll的效率就远在select/poll之上了。
(3) 使用mmap加速内核与用户空间的消息传递
无论是select,poll还是epoll都需要内核把FD消息通知给用户空间，如何避免不必要的内存拷贝就显得很重要。在这点上，epoll是通过内核于用户空间mmap同一块内存实现。
5.EPOLL模型的工作模式
(1) LT模式
LT：level triggered，这是缺省的工作方式，同时支持block和no-block socket，在这种模式中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作，内核还是会继续通知你的，所以，这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表。
(2)
ET模式
LT：edge-triggered，这是高速工作方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核就通过epoll告诉你，然后它会假设你知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你做了某些操作而导致那个文件描述符不再是就绪状态(比如你在发送，接收或是接受请求，或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误)。但是请注意，如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪)，内核就不会发送更多的通知(only once)。不过在TCP协议中，ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认。
6.EPOLL模型的使用方法
epoll用到的所有函数都是在头文件
sys/epoll.h
中声明的，下面简要说明所用到的数据结构和函数：
(1) epoll_data、epoll_data_t、epoll_event
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 */
};
结构体epoll_event 被用于注册所感兴趣的事件和回传所发生待处理的事件。epoll_event 结构体的events字段是表示感兴趣的事件和被触发的事件，可能的取值为：
EPOLLIN
： 表示对应的文件描述符可以读；
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；
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
： 表示对应的文件描述符有事件发生；
联合体epoll_data用来保存触发事件的某个文件描述符相关的数据。例如一个client连接到服务器，服务器通过调用accept函数可以得到于这个client对应的socket文件描述符，可以把这文件描述符赋给epoll_data的fd字段，以便后面的读写操作在这个文件描述符上进行。
(2)epoll_create
函数声明
：int
epoll_create
(intsize)
函数说明：
该函数生成一个epoll专用的文件描述符，其中的参数是指定生成描述符的最大范围。