Linux中epoll用法總結

工程師WWW發表於2013-12-05
Linux

epoll是Linux核心為處理大批量控制程式碼而作了改進的poll，是Linux下多路複用IO介面select/poll的增強版本，它能顯著減少程式在大量併發連線中只有少量活躍的情況下的系統CPU利用率。

一、epoll的優點

支援一個程式開啟大數目的socket描述符。

IO效率不隨FD數目增加而線性下降。

核心微調。

二、epoll的使用

epoll有2種工作方式：LT和ET。 　　

LT（level triggered，水平觸發）是預設的工作方式，並且同時支援block和no-block socket.在這種做法中，核心告訴你一個檔案描述符是否就緒了，然後你可以對這個就緒的fd進行IO操作。如果你不作任何操作，核心還是會繼續通知你的，所以，這種模式程式設計出錯誤可能性要小一點。傳統的select/poll都是這種模型的代表。 　　

ET （edge-triggered，邊緣觸發）是高速工作方式，只支援no-block socket。在這種模式下，當描述符從未就緒變為就緒時，核心通過epoll告訴你。然後它會假設你知道檔案描述符已經就緒，並且不會再為那個檔案描述符傳送更多的就緒通知，直到你做了某些操作導致那個檔案描述符不再為就緒狀態了（比如，你在傳送，接收或者接收請求，或者傳送接收的資料少於一定量時導致了一個EWOULDBLOCK 錯誤）。但是請注意，如果一直不對這個fd作IO操作（從而導致它再次變成未就緒），核心不會傳送更多的通知（only once）。

epoll相關的系統呼叫有3個：epoll_create, epoll_ctl和epoll_wait。在標頭檔案<sys/epoll.h>

1. int epoll_create(int size);

引數size：用來告訴核心要監聽的數目一共有多少個。

返回值：成功時，返回一個非負整數的檔案描述符，作為建立好的epoll控制程式碼。呼叫失敗時，返回-1，錯誤資訊可以通過errno獲得。
    說明：建立一個epoll控制程式碼，size用來告訴核心這個監聽的數目一共有多大。這個引數不同於select()中的第一個引數，給出最大監聽的fd+1的值。需要注意的是，當建立好epoll控制程式碼後，它就是會佔用一個fd值，所以在使用完epoll後，必須呼叫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);
    引數epfd：epoll_create()函式返回的epoll控制程式碼。

引數op：操作選項。

引數fd：要進行操作的目標檔案描述符。

引數event：struct epoll_event結構指標，將fd和要進行的操作關聯起來。

返回值：成功時，返回0，作為建立好的epoll控制程式碼。呼叫失敗時，返回-1，錯誤資訊可以通過errno獲得。

說明：epoll的事件註冊函式，它不同與select()是在監聽事件時告訴核心要監聽什麼型別的事件，而是在這裡先註冊要監聽的事件型別。

引數op的可選值有以下3個：
EPOLL_CTL_ADD：註冊新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經註冊的fd的監聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個fd；
struct epoll_event結構如下：

 

  1. typedef union epoll_data {  
  2.    void *ptr;  
  3.    int fd;  
  4.    __uint32_t u32;  
  5.    __uint64_t u64;  
  6. } epoll_data_t;  
  7.   
  8. struct epoll_event {  
  9.    __uint32_t events; /* Epoll events */  
  10.    epoll_data_t data; /* User data variable */  
  11. };  

 

 

   events可以是以下幾個巨集的集合：
EPOLLIN ：表示對應的檔案描述符可以讀（包括對端SOCKET正常關閉）；
EPOLLOUT：表示對應的檔案描述符可以寫；
EPOLLPRI：表示對應的檔案描述符有緊急的資料可讀（這裡應該表示有帶外資料到來）；
EPOLLERR：表示對應的檔案描述符發生錯誤；
EPOLLHUP：表示對應的檔案描述符被結束通話；
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佇列裡
3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
    引數epfd：epoll_create()函式返回的epoll控制程式碼。

引數events：struct epoll_event結構指標，用來從核心得到事件的集合。

引數 maxevents：告訴核心這個events有多大

引數 timeout: 等待時的超時時間，以毫秒為單位。

返回值：成功時，返回需要處理的事件數目。呼叫失敗時，返回0，表示等待超時。

說明：等待事件的產生。

三、示例

 

  1. /* 
  2. 使用 epoll 寫的回射伺服器 
  3. 將從client中接收到的資料再返回給client 
  4.  
  5. */  
  6. #include <iostream>  
  7. #include <sys/socket.h>  
  8. #include <sys/epoll.h>  
  9. #include <netinet/in.h>  
  10. #include <arpa/inet.h>  
  11. #include <fcntl.h>  
  12. #include <unistd.h>  
  13. #include <stdio.h>  
  14. #include <errno.h>  
  15.   
  16. using namespace std;  
  17.   
  18. #define MAXLINE 100  
  19. #define OPEN_MAX 100  
  20. #define LISTENQ 20  
  21. #define SERV_PORT 5000  
  22. #define INFTIM 1000  
  23.   
  24. void setnonblocking(int sock)  
  25. {  
  26.     int opts;  
  27.      opts=fcntl(sock,F_GETFL);  
  28.     if(opts<0)  
  29.     {  
  30.         perror("fcntl(sock,GETFL)");  
  31.         exit(1);  
  32.     }  
  33.      opts = opts|O_NONBLOCK;  
  34.     if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0)  
  35.     {  
  36.         perror("fcntl(sock,SETFL,opts)");  
  37.         exit(1);  
  38.     }  
  39. }  
  40.   
  41. int main(int argc, char* argv[])  
  42. {  
  43.     int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds, portnumber;  
  44.     ssize_t n;  
  45.     char line[MAXLINE];  
  46.     socklen_t clilen;  
  47.     string szTemp("");  
  48.   
  49.     if ( 2 == argc )  
  50.     {  
  51.         if( (portnumber = atoi(argv[1])) < 0 )  
  52.         {  
  53.             fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);  
  54.             return 1;  
  55.         }  
  56.     }  
  57.     else  
  58.     {  
  59.         fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);  
  60.         return 1;  
  61.     }  
  62.   
  63.   
  64.   
  65.     //宣告epoll_event結構體的變數,ev用於註冊事件,陣列用於回傳要處理的事件  
  66.     struct epoll_event ev, events[20];  
  67.       
  68.     //建立一個epoll的控制程式碼，size用來告訴核心這個監聽的數目一共有多大  
  69.     epfd = epoll_create(256); //生成用於處理accept的epoll專用的檔案描述符  
  70.       
  71.     struct sockaddr_in clientaddr;  
  72.     struct sockaddr_in serveraddr;  
  73.     listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
  74.       
  75.     //把socket設定為非阻塞方式  
  76.     //setnonblocking(listenfd);  
  77.   
  78.     //設定與要處理的事件相關的檔案描述符  
  79.     ev.data.fd=listenfd;  
  80.       
  81.     //設定要處理的事件型別  
  82.     ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;  
  83.   
  84.     //註冊epoll事件  
  85.     epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);  
  86.       
  87.     bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); /*配置Server socket的相關資訊 */  
  88.     serveraddr.sin_family = AF_INET;  
  89.     char *local_addr="127.0.0.1";  
  90.     inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));//htons(portnumber);  
  91.     serveraddr.sin_port=htons(portnumber);  
  92.     bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));  
  93.       
  94.     listen(listenfd, LISTENQ);  
  95.       
  96.     maxi = 0;  
  97.       
  98.     for ( ; ; ) {  
  99.           
  100.         //等待epoll事件的發生  
  101.         //返回需要處理的事件數目nfds，如返回0表示已超時。  
  102.         nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500);  
  103.           
  104.         //處理所發生的所有事件  
  105.         for(i=0; i < nfds; ++i)  
  106.         {  
  107.             //如果新監測到一個SOCKET使用者連線到了繫結的SOCKET埠，建立新的連線。  
  108.             if(events[i].data.fd == listenfd)  
  109.             {  
  110.                 connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen);  
  111.                 if(connfd < 0)  
  112.                 {  
  113.                     perror("connfd < 0");  
  114.                     exit(1);  
  115.                 }  
  116.                 //setnonblocking(connfd);  
  117.                 char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);  
  118.                 cout << "accapt a connection from " << str << endl;  
  119.                   
  120.                 //設定用於讀操作的檔案描述符  
  121.                   ev.data.fd=connfd;  
  122.                   
  123.                 //設定用於註冊的讀操作事件  
  124.                   ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;  
  125.   
  126.                 //註冊ev  
  127.                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); /* 新增 */  
  128.             }  
  129.             //如果是已經連線的使用者，並且收到資料，那麼進行讀入。  
  130.             else if(events[i].events&EPOLLIN)  
  131.             {  
  132.                 cout << "EPOLLIN" << endl;  
  133.                 if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0)  
  134.                     continue;  
  135.                 if ( (n = recv(sockfd, line, sizeof(line), 0)) < 0)   
  136.                 {    
  137.                     // Connection Reset:你連線的那一端已經斷開了，而你卻還試著在對方已斷開的socketfd上讀寫資料！  
  138.                     if (errno == ECONNRESET)  
  139.                     {  
  140.                         close(sockfd);  
  141.                         events[i].data.fd = -1;  
  142.                     }   
  143.                     else  
  144.                         std::cout<<"readline error"<<std::endl;  
  145.                 }   
  146.                 else if (n == 0) //讀入的資料為空  
  147.                 {  
  148.                     close(sockfd);  
  149.                     events[i].data.fd = -1;  
  150.                 }  
  151.                   
  152.                 szTemp = "";  
  153.                 szTemp += line;  
  154.                 szTemp = szTemp.substr(0,szTemp.find('\r')); /* remove the enter key */  
  155.                 memset(line,0,100); /* clear the buffer */  
  156.                 //line[n] = '\0';  
  157.                 cout << "Readin: " << szTemp << endl;  
  158.                   
  159.                 //設定用於寫操作的檔案描述符  
  160.                 ev.data.fd=sockfd;  
  161.                   
  162.                 //設定用於註冊的寫操作事件  
  163.                 ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;  
  164.                   
  165.                 //修改sockfd上要處理的事件為EPOLLOUT  
  166.                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); /* 修改 */  
  167.   
  168.             }  
  169.             else if(events[i].events&EPOLLOUT) // 如果有資料傳送  
  170.   
  171.             {  
  172.                 sockfd = events[i].data.fd;  
  173.                 szTemp = "Server:" + szTemp + "\n";  
  174.                 send(sockfd, szTemp.c_str(), szTemp.size(), 0);  
  175.                   
  176.                   
  177.                 //設定用於讀操作的檔案描述符  
  178.                 ev.data.fd=sockfd;  
  179.                  
  180.                 //設定用於註冊的讀操作事件  
  181.                 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;  
  182.                   
  183.                 //修改sockfd上要處理的事件為EPOLIN  
  184.                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); /* 修改 */  
  185.             }  
  186.         } //(over)處理所發生的所有事件  
  187.     } //(over)等待epoll事件的發生  
  188.       
  189.     close(epfd);  
  190.     return 0;  
  191. } 

    Linux中epoll用法總結（轉）

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