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epoll使用詳解


epoll的工作原理是,你如果想進行IO操作時,先向epoll查詢是否可讀或可寫,如果處於可讀或可寫狀態後,epoll會通過epoll_wait函數通知你,此時你再進行進一步的recv或send操作。

epoll僅僅是一個異步事件的通知機制,其本身並不作任何的IO讀寫操作,它只負責告訴你是不是可以讀或可以寫了,而具體的讀寫操作,還要應用層自己來作。epoll僅提供這種機制也是非常好的,它保持了事件通知與IO操作之間彼此的獨立性,使得epoll的使用更加靈活。

epoll用到的所有函數都是在頭文件sys/epoll.h中聲明的,下面簡要說明所用到的數據結構和函數:


所用到的數據結構
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 */
};
結構體epoll_event 被用於注冊所感興趣的事件和回傳所發生待處理的事件,

epoll_data 聯合體用來保存觸發事件的某個文件描述符相關的數據,例如一個client連接到服務器,服務器通過調用accept函數可以得到與這個client對應的socket文件描述符,可以把這文件描述符賦給epoll_data的fd字段以便後面的讀寫操作在這個文件描述符上進行

a、*ptr: 通過指針ptr攜帶應用層數據, 當事件的通知到來時,它不僅告訴你發生了什麼樣的事件,還同時告訴這次事件所操作的數據是哪些

epoll_event 結構體的events字段是表示感興趣的事件和被觸發的事件可能的取值為:

EPOLLIN :表示對應的文件描述符可以讀;
EPOLLOUT:表示對應的文件描述符可以寫;
EPOLLPRI:表示對應的文件描述符有緊急的數據可讀(這裡應該表示有帶外數據到來);
EPOLLERR:表示對應的文件描述符發生錯誤;
EPOLLHUP:表示對應的文件描述符被掛斷;
EPOLLET:表示對應的文件描述符有事件發生;

所用到的函數:
1、epoll_create函數
函數聲明:int epoll_create(int size)
該函數生成一個epoll專用的文件描述符,其中的參數是指定生成描述符的最大范圍

2、epoll_ctl函數
函數聲明:int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
該函數用於控制某個文件描述符上的事件,可以注冊事件,修改事件,刪除事件。
參數: epfd:由 epoll_create 生成的epoll專用的文件描述符;
op:要進行的操作例如注冊事件,可能的取值EPOLL_CTL_ADD 注冊、EPOLL_CTL_MOD 修
改、EPOLL_CTL_DEL 刪除
fd:關聯的文件描述符;
event:指向epoll_event的指針;
如果調用成功返回0,不成功返回-1
3、epoll_wait函數

函數聲明:int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,int maxevents,int timeout)
該函數用於輪詢I/O事件的發生;
參數:
epfd:由epoll_create 生成的epoll專用的文件描述符;
epoll_event:用於回傳代處理事件的數組;
maxevents:每次能處理的事件數;
timeout:等待I/O事件發生的超時值;
返回發生事件數。

 

 

在linux的網絡編程中,很長的時間都在使用select來做事件觸發。在linux新的內核中,有了一種替換它的機制,就是epoll。
相比於select,epoll最大的好處在於它不會隨著監聽fd數目的增長而降低效率。因為在內核中的select實現中,它是采用輪詢來處理的,輪詢的fd數目越多,自然耗時越多。並且,在linux/posix_types.h頭文件有這樣的聲明:
#define __FD_SETSIZE 1024
表示select最多同時監聽1024個fd,當然,可以通過修改頭文件再重編譯內核來擴大這個數目,但這似乎並不治本。

epoll的接口非常簡單,一共就三個函數:
1. int epoll_create(int size);
創建一個epoll的句柄,size用來告訴內核這個監聽的數目一共有多大。這個參數不同於select()中的第一個參數,給出最大監聽的fd+1的值。需要注意的是,當創建好epoll句柄後,它就是會占用一個fd值,在linux下如果查看/proc/進程id/fd/,是能夠看到這個fd的,所以在使用完epoll後,必須調用close()關閉,否則可能導致fd被耗盡。


2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
epoll的事件注冊函數,它不同與select()是在監聽事件時告訴內核要監聽什麼類型的事件,而是在這裡先注冊要監聽的事件類型。第一個參數是epoll_create()的返回值,第二個參數表示動作,用三個宏來表示:
EPOLL_CTL_ADD:注冊新的fd到epfd中;
EPOLL_CTL_MOD:修改已經注冊的fd的監聽事件;
EPOLL_CTL_DEL:從epfd中刪除一個fd;
第三個參數是需要監聽的fd,第四個參數是告訴內核需要監聽什麼事,struct epoll_event結構如下:

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可以是以下幾個宏的集合:
EPOLLIN :表示對應的文件描述符可以讀(包括對端SOCKET正常關閉);
EPOLLOUT:表示對應的文件描述符可以寫;
EPOLLPRI:表示對應的文件描述符有緊急的數據可讀(這裡應該表示有帶外數據到來);
EPOLLERR:表示對應的文件描述符發生錯誤;
EPOLLHUP:表示對應的文件描述符被掛斷;
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隊列裡


3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
等待事件的產生,類似於select()調用。參數events用來從內核得到事件的集合,maxevents告之內核這個events有多大,這個 maxevents的值不能大於創建epoll_create()時的size,參數timeout是超時時間(毫秒,0會立即返回,-1將不確定,也有說法說是永久阻塞)。該函數返回需要處理的事件數目,如返回0表示已超時。

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