斩龙有声小说下载:Epoll模型详解

来源：百度文库编辑：中财网时间：2024/04/29 21:23:02

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, structepoll_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，structepoll_event结构如下：

struct epoll_event {

__uint32_t events; /* Epoll events */

epoll_data_t data; /* User data variable */

};

typedef union epoll_data

{

void *ptr;

int fd;

__uint32_t u32;

__uint64_t u64;

} epoll_data_t;

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。

从man手册中，得到ET和LT的具体描述如下

EPOLL事件有两种模型：

Edge Triggered (ET) 边缘触发只有数据到来，才触发，不管缓存区中是否还有数据。

Level Triggered(LT) 水平触发只要有数据都会触发。

假如有这样一个例子：

1. 我们已经把一个用来从管道中读取数据的文件句柄(RFD)添加到epoll描述符

2. 这个时候从管道的另一端被写入了2KB的数据

3. 调用epoll_wait(2)，并且它会返回RFD，说明它已经准备好读取操作

4. 然后我们读取了1KB的数据

5. 调用epoll_wait(2)......

Edge Triggered 工作模式：

如果我们在第1步将RFD添加到epoll描述符的时候使用了EPOLLET标志，那么在第5步调用epoll_wait(2)之后将有可能会挂起，因为剩余的数据还存在于文件的输入缓冲区内，而且数据发出端还在等待一个针对已经发出数据的反馈信息。只有在监视的文件句柄上发生了某个事件的时候 ET 工作模式才会汇报事件。因此在第5步的时候，调用者可能会放弃等待仍在存在于文件输入缓冲区内的剩余数据。在上面的例子中，会有一个事件产生在RFD句柄上，因为在第2步执行了一个写操作，然后，事件将会在第3步被销毁。因为第4步的读取操作没有读空文件输入缓冲区内的数据，因此我们在第5步调用 epoll_wait(2)完成后，是否挂起是不确定的。epoll工作在ET模式的时候，必须使用非阻塞套接口，以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。最好以下面的方式调用ET模式的epoll接口，在后面会介绍避免可能的缺陷。

i 基于非阻塞文件句柄

ii 只有当read(2)或者write(2)返回EAGAIN时才需要挂起，等待。但这并不是说每次read()时都需要循环读，直到读到产生一个EAGAIN才认为此次事件处理完成，当read()返回的读到的数据长度小于请求的数据长度时，就可以确定此时缓冲中已没有数据了，也就可以认为此事读事件已处理完成。

Level Triggered 工作模式

相反的，以LT方式调用epoll接口的时候，它就相当于一个速度比较快的poll(2)，并且无论后面的数据是否被使用，因此他们具有同样的职能。因为即使使用ET模式的epoll，在收到多个chunk的数据的时候仍然会产生多个事件。调用者可以设定EPOLLONESHOT标志，在 epoll_wait(2)收到事件后epoll会与事件关联的文件句柄从epoll描述符中禁止掉。因此当EPOLLONESHOT设定后，使用带有 EPOLL_CTL_MOD标志的epoll_ctl(2)处理文件句柄就成为调用者必须作的事情。

然后详细解释ET, LT:

LT(level triggered)是缺省的工作方式，并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中，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．

ET(edge-triggered)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导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如，你在发送，接收或者接收请求，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（这句话不理解）。

在许多测试中我们会看到如果没有大量的idle-connection或者dead-connection，epoll的效率并不会比select/poll高很多，但是当我们遇到大量的idle- connection(例如WAN环境中存在大量的慢速连接)，就会发现epoll的效率大大高于select/poll。（未测试）

另外，当使用epoll的ET模型来工作时，当产生了一个EPOLLIN事件后，

读数据的时候需要考虑的是当recv()返回的大小如果等于请求的大小，那么很有可能是缓冲区还有数据未读完，也意味着该次事件还没有处理完，所以还需要再次读取：

while(rs)

{

buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);

if(buflen < 0)

{

// 由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可读

// 在这里就当作是该次事件已处理处.

if(errno == EAGAIN)

break;

else

return;

}

else if(buflen == 0)

{

// 这里表示对端的socket已正常关闭.

}

if(buflen == sizeof(buf)

rs = 1; // 需要再次读取

else

rs = 0;

}

还有，假如发送端流量大于接收端的流量(意思是epoll所在的程序读比转发的socket要快),由于是非阻塞的socket,那么send()函数虽然返回,但实际缓冲区的数据并未真正发给接收端,这样不断的读和发，当缓冲区满后会产生EAGAIN错误(参考man send),同时,不理会这次请求发送的数据.所以,需要封装socket_send()的函数用来处理这种情况,该函数会尽量将数据写完再返回，返回-1表示出错。在socket_send()内部,当写缓冲已满(send()返回-1,且errno为EAGAIN),那么会等待后再重试.这种方式并不很完美,在理论上可能会长时间的阻塞在socket_send()内部,但暂没有更好的办法.

ssize_t socket_send(int sockfd, const char*buffer, size_t buflen)

{

ssize_t tmp;

size_t total = buflen;

const char *p = buffer;

while(1)

{

tmp = send(sockfd, p, total, 0);

if(tmp < 0)

{

// 当send收到信号时,可以继续写,但这里返回-1.

if(errno == EINTR)

return -1;

// 当socket是非阻塞时,如返回此错误,表示写缓冲队列已满,

// 在这里做延时后再重试.

if(errno == EAGAIN)

{

usleep(1000);

continue;

}

return -1;

}

if((size_t)tmp == total)

return buflen;

total -= tmp;

p+= tmp;

}

return tmp;

}

代码1：

#include

#define MAXLINE 10

#define OPEN_MAX 100

#define LISTENQ 20

#define SERV_PORT 5555

#define INFTIM 1000

//线程池任务队列结构体

struct task

{

intfd; //需要读写的文件描述符

structtask *next; //下一个任务

};

//用于读写两个的两个方面传递参数

struct user_data

{

intfd;

unsignedint n_size;

charline[MAXLINE];

};

//线程的任务函数

void * readtask(void *args);

void * writetask(void *args);

//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];

int epfd;

pthread_mutex_t mutex;

pthread_cond_t cond1;

struct task *readhead = NULL, *readtail =NULL, *writehead = NULL;

void setnonblocking(int sock)

{

intopts;

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()

{

inti, maxi, listenfd, connfd, sockfd, nfds;

pthread_ttid1, tid2;

structtask *new_task = NULL;

structuser_data *rdata = NULL;

socklen_tclilen;

pthread_mutex_init(&mutex,NULL);

pthread_cond_init(&cond1,NULL);

//初始化用于读线程池的线程

pthread_create(&tid1,NULL, readtask, NULL);

pthread_create(&tid2,NULL, readtask, NULL);

//生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符

epfd= epoll_create(256);

structsockaddr_in clientaddr;

structsockaddr_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;

//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 = "200.200.200.222";

inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));//htons(SERV_PORT);

serveraddr.sin_port= htons(SERV_PORT);

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 < nfds; ++i)

{

if(events[i].data.fd == listenfd)

{

connfd= accept(listenfd, (sockaddr *) &clientaddr, &clilen);

if(connfd < 0)

{

perror("connfd<0");

exit(1);

}

setnonblocking(connfd);

char*str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);

std::cout<< "connec_ from >>" << str << std::endl;

//设置用于读操作的文件描述符

ev.data.fd= connfd;

//设置用于注测的读操作事件

ev.events= EPOLLIN | EPOLLET;

//注册ev

epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD, connfd, &ev);

}else if (events[i].events & EPOLLIN)

{

printf("reading!\n");

if((sockfd = events[i].data.fd) < 0) continue;

new_task= new task();

new_task->fd= sockfd;

new_task->next= NULL;

//添加新的读任务

pthread_mutex_lock(&mutex);

if(readhead == NULL)

{

readhead= new_task;

readtail= new_task;

}else

{

readtail->next= new_task;

readtail= new_task;

}

//唤醒所有等待cond1条件的线程

pthread_cond_broadcast(&cond1);

pthread_mutex_unlock(&mutex);

}else

if(events[i].events & EPOLLOUT)

{

rdata= (struct user_data *) events[i].data.ptr;

sockfd= rdata->fd;

write(sockfd,rdata->line, rdata->n_size);

deleterdata;

//设置用于读操作的文件描述符

ev.data.fd= sockfd;

//设置用于注测的读操作事件

ev.events= EPOLLIN | EPOLLET;

//修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN

epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD, sockfd, &ev);

}

void * readtask(void *args)

{

intfd = -1;

unsignedint n;

//用于把读出来的数据传递出去

structuser_data *data = NULL;

while(1)

{

pthread_mutex_lock(&mutex);

//等待到任务队列不为空

while(readhead == NULL)

pthread_cond_wait(&cond1,&mutex);

fd= readhead->fd;

//从任务队列取出一个读任务

structtask *tmp = readhead;

readhead= readhead->next;

deletetmp;

pthread_mutex_unlock(&mutex);

data= new user_data();

data->fd= fd;

if((n = read(fd, data->line, MAXLINE)) < 0)

{

if(errno == ECONNRESET)

{

close(fd);

}else

std::cout <<"readline error" << std::endl;

if(data != NULL) delete data;

}else

if(n == 0)

{

close(fd);

printf("Clientclose connect!\n");

if(data != NULL) delete data;

}else

{

data->n_size= n;

//设置需要传递出去的数据

ev.data.ptr = data;

//设置用于注测的写操作事件

ev.events= EPOLLOUT | EPOLLET;

//修改sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT

epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev);

}

代码2：

#include

#define MAXLINE 1024

#define OPEN_MAX 100

#define EPOLL_SIZE 256

#define LISTENQ 20

#define SERV_PORT 5555

#define SERV_IP "127.0.0.1"

#define INFIM 1000

//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];

struct user_data_s

{

intfd;

chardata[MAXLINE];

intn_size;

};

typedef struct user_data_s user_data_t;

int set_nonblock(int fd)

{

returnfcntl(fd, F_SETFL, fcntl( fd, F_GETFL)|O_NONBLOCK);

}

user_data_t * rdata;

int main(int argc, char **argv)

{

inti, n;

intepfd, listenfd, nfds, connfd, sockfd;

socklen_tclilen;

charcliip[24];

charbuf[MAXLINE];

structsockaddr_in servaddr, cliaddr;

//socket

listenfd= socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

//setnonblock

if(set_nonblock(listenfd)==-1)

{

perror("set_nonblock");

return-1;

}

memset(&servaddr,0, sizeof(servaddr));

servaddr.sin_family= AF_INET;

servaddr.sin_port= htons(SERV_PORT);

inet_pton(AF_INET,SERV_IP, &servaddr.sin_addr);

//bind

bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

//listen

listen(listenfd,LISTENQ);

printf("Listening%s %d\n", SERV_IP, SERV_PORT);

//注册epoll事件

epfd= epoll_create(EPOLL_SIZE);

ev.data.fd= listenfd;

ev.events= EPOLLIN | EPOLLET;

epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev);

for(;;)

{

//等待epoll事件的发生

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

//处理发生的所有事件

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

{

//Newconnection

if(events[i].data.fd== listenfd)

{

clilen= sizeof(cliaddr);

if((connfd= accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen))==-1)

{

perror("accept");

continue;

}

if(set_nonblock(connfd)==-1)

{

perror("set_nonblock");

continue;

}

inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr, cliip, sizeof(cliip));

printf("Newconnection %s %d\n", cliip, ntohs(cliaddr.sin_port));

ev.data.fd= connfd;

ev.events= EPOLLIN | EPOLLET;

epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD, connfd, &ev);

}

//可读事件

elseif(events[i].events & EPOLLIN)

{

printf("reading...\n");

if((sockfd= events[i].data.fd)<0)

continue;

memset(buf,'\0', sizeof(buf));

if((n= read(sockfd, buf, sizeof(buf)))==-1)

{

if(errno==ECONNRESET)

close(sockfd);

else

perror("read");

}

elseif( n==0 )

{

close(sockfd);

printf("clientclose connect!\n");

}

else

{

printf("read->[%s]\n",buf);

user_data_tudata;

udata.fd= sockfd;

memset(udata.data,'\0', sizeof(udata.data));

sprintf(udata.data,"%d",atoi(buf));

udata.n_size= strlen(udata.data);

//注册写事件

ev.data.ptr= &udata;

ev.events= EPOLLOUT | EPOLLET;

epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD, sockfd, &ev);

}

//可写事件

elseif(events[i].events & EPOLLOUT)

{

printf("writing...\n");

if(events[i].events& EPOLLOUT)

{

rdata= (user_data_t *)events[i].data.ptr;

sockfd= rdata->fd;

write(sockfd,rdata->data, rdata->n_size);

printf("write->[%s]\n",rdata->data);

//注册读事件

ev.data.fd= sockfd;

ev.events= EPOLLIN | EPOLLET;

epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD, sockfd, &ev);

}

return0;

}

如何使用Linux的epoll 那位知道统计物理中伊辛模型一维详解，二维详解，三位略解我急用，谢谢大家。求探佚学详解急求两题详解＠＠＠＠＠＠＠＠qq详解 MeteFrame详解 “提纲”详解 CPU100%详解五行详解八卦详解 webtrends详解服务器详解详解“注销” “女权主义”详解？《午夜凶铃》详解 icesworld详解《典论》详解金牛座详解星座详解星座详解 “杀人” 详解。注册表详解？？？？？？？？详解“像素” 双鱼座详解