Epoll水平觸發(Level Triggered)工作模式和邊緣觸發(Edge Triggered)工作模式區別

朱超迪發表於2016-09-12

注意:此文章適合對Epoll有初步瞭解的同行觀看,如果還沒了解epoll工作模式的同行,建議看一下連結:

Epoll多路I/O複用技術


LT模式(預設方式)

LT模式即Level Triggered工作模式。
    與ET模式不同的是,以LT方式呼叫epoll介面的時候,它就相當於一個速度比較快的poll,無論後面的資料是否被使用。
    LT(level triggered):LT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。

水平觸發圖例:

圖1-1

圖1-2


ET模式

ET(edge-triggered):ET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。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)。

邊緣觸發圖例:

圖2-1

圖2-2


總結:

    水平觸發,是相對比較安全的,因為當核心有事件被喚醒的時候,linux系統就會將被喚醒的事件拷貝到使用者態,讓使用者對被喚醒的事件進行處理,如果該事件沒有處理,那麼下一次等待中,linux核心依舊會拷貝到使用者態中,保證每一次事件都能抵達使用者態。
    邊緣觸發,只會在核心被喚醒事件從無到有的那一刻,才會將事件拷貝給使用者態,雖然它減少了linux核心拷貝到使用者態的次數,但帶來的後果有可能在linux中部分事件已經被喚醒,但是沒有被獲取得到。

epoll 水平觸發程式碼:

#include "../common.h"

int set_NonBlock(int fd )
{
    int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
    flags |= O_NONBLOCK;
    fcntl(fd , F_SETFL, flags);
    return 0;
}


int main()
{
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(9999);
    addr.sin_addr.s_addr = 0;

    int ret = bind(fd ,(struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

    if (ret != 0)
    {
        perror("bind");
        close(fd);    
        return ret;
    }

    ret = listen(fd, 1024);
    if (ret != 0)
    {
        perror("listen");
        close(fd);    
        return ret;
    }

    set_NonBlock(fd);

    int epfd = epoll_create(1024);
    struct epoll_event event;
    event.data.fd = fd;
    event.events = EPOLLIN;

    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);
    if (ret != 0)
    {
        perror("epoll_ctl");
        close(fd);
        return 0;
    }

    while ( 1 )
    {
        struct epoll_event ev[8];
        ret = epoll_wait(epfd, ev, 8, 5000);
        if (ret != 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
        }
        for (int i = 0 ; i < ret ; i++)
        {
            int newfd;
            if (ev[i].data.fd == fd)
            {
                //socket fd
                newfd = accept(ev[i].data.fd,NULL,NULL);
                event.data.fd = newfd;
                event.events = EPOLLIN;
                ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, newfd, &event);
                if (ret != 0)
                {
                    perror("epoll_ctl");
                    close(newfd);
                    close(fd);    
                    return -1;
                }
            }
            else
            {
                int connectfd = ev[i].data.fd;
                char buf[1024] = {0};
                if (read( connectfd, buf,sizeof(buf)) > 0)
                {
                    printf("recv buf:%s\n",buf);
                }
                else 
                {
                    close(connectfd);
                }
            }
        }

    }
    return 0;
}

epoll 邊緣觸發程式碼:

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
void sig_handle(int sig)
{
    printf("recv signal :%d\n",sig);
}
int main(int argc, char * argv[])
{
    signal(SIGPIPE,sig_handle);
    if (argc<2)
    {
        printf("usage:%s + [count]\n",argv[0]);
        return 0;
    }
    unlink("dbg.txt");
    int dbg = open("dbg.txt",O_CREAT|O_APPEND|O_RDWR,0666);
    int count = atoi(argv[1]);
    int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    struct sockaddr_in addr;
    memset(&addr,0,sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(9988);
    int ret = bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
    if (ret ==-1)
    {
        perror("bind");
        return 0;
    }
    listen(fd,250);
    int is_child_process = 0;//判斷在哪個程式中,父程式0,子程式1
    for (int i = 0 ; i < count ; i++)
    {
        pid_t pid = fork();
        if (pid==0)
        {
            is_child_process = 1;
            break;
        }
    }

    struct epoll_event ev;
    ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
    ev.data.fd = fd;
    int epfd = epoll_create(1024);//建立epfd的描述符
    int flags = fcntl(fd,F_GETFL);
    flags |= O_NONBLOCK;
    fcntl(fd,F_SETFL,flags);

    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&ev);
    while (1)
    {
        struct epoll_event evs[10];
        int process_count = epoll_wait(epfd,evs,10,5000);
        if (process_count == 0) continue;//如果監聽的程式都沒有事件產生,則再次進入迴圈,繼續監聽
        for (int i = 0 ; i < process_count ;i++)
        {
            if (evs[i].data.fd == fd)
            {
                //當程式中的socket描述符是server的socket本身時候,則accept否則就直接操作
                int ret = accept(evs[i].data.fd,NULL,NULL);
                if (ret == -1)
                {
                    printf("errno:%s",strerror(errno));
                    //其他錯誤,直接exit
                    break;
                }
                ev.data.fd = ret;
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,ret,&ev);
            }
            else
            {
                //read or write
                char buf[1024];

                int ret = read(evs[i].data.fd,buf,sizeof(buf));
                if (ret == -1)
                {
                    perror("read");
                    if (errno == EINTR)
                        break;
                    exit(0);
                }
                else if (ret == 0)
                {
                    //normal exit
                    close(evs[i].data.fd);
                    break;
                }
                //printf("recv data %s from pid:%d\n",buf,getpid());
                write(dbg,"1",1);
            }
        }
    }
    if (!is_child_process)
    {
        for (int i = 0 ; i < count; i ++)
        {
            wait(NULL);//等待所有的子程式退出為止
        }
    }
    return 0;
}

個人感覺:
其實我使用了很久ET和LT兩種模式,但是呢,ET是否就會高效率過LT?這個也不好說,其實如果讀者是一個有心人的話,那麼你們也可以去看看libevent的開源庫,你會發現,其實他們底層的epoll,也是採用LT模式而已,所以呢,他們兩者的差別具體在哪裡。真不好說,希望有大牛指導指導!

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