epoll學習,epoll與select,pool區別

 

在linux網路編程中,很長的時間都是用select來做事件觸發.在linux新核心中,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.因為在核心中的select實現中,它是採用輪詢來處理的,輪詢的fd資料資料越多,自然耗時就越多.

epoll的介面三個函數

1) int epoll_create(int size);

建立一個epoll控制代碼,size用來告訴核心這個監聽的資料一共有多大.

需要注意的是,當建立好epoll控制代碼後,它會佔用一個fd值,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註冊函數,第一個參數是epoll_create()的傳回值.

第二個參數表示動作,用三個宏來表示

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

第三個參數是需要監聽的fd

第四個參數是告訴核心需要監聽什麼事.

struct_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:表示對應的檔案描述符可讀(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

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掛斷

EPOLLET:將EPOLL設為邊緣觸發模式(Edge Triggered).這是相對於水平觸發(Level Triggered)來說的

EPOLLONSHOT:只監聽一次,當監聽玩這次事件之後,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WPOLL隊列裡

 

3) int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event *events,int maxevents,int timeout);

參數events用來從核心得到事件的集合,maxevents告之核心這個events有多大,這個maxevents的值不能大於建立epoll_create()時的size,參數timeout是逾時時間(毫秒),0會立即返回,-1將不確定,也有說法是永久阻塞.該函數返回需要處理的事件數目,如返回0表示已逾時.

 

關於ET.LT兩種工作模式

ET模式僅當狀態發送變化的時候才獲得通知,這裡所謂的狀態的變化並不包括緩衝區中還有未處理的資料,也就是說.如果要採用ET模式,需要一直read/write直到出錯為止.很多人反映為什麼採用ET模式只接收了一部分資料就再也得不到通知了,大多是因為這樣.

而LT模式就是只要有資料沒有處理就會一直通知下去.

 

epoll模型

首先通過create_epoll(int maxfds)來建立一個epoll的控制代碼，其中maxfds為你epoll所支援的最大控制代碼數。這個函數會返回一個新的epoll控制代碼，之後的所有操作將通過這個控制代碼來進行操作。在用完之後，記得用close()來關閉這個建立出來的epoll控制代碼。

之後在你的網路主迴圈裡面，每一幀的調用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)來查詢所有的網路介面，看哪一個可以讀，哪一個可以寫了。基本的文法為：
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
其中kdpfd為用epoll_create建立之後的控制代碼，events是一個epoll_event*的指標，當epoll_wait這個函數操作成功之後，epoll_events裡面將儲存所有的讀寫事件。max_events是當前需要監聽的所有socket控制代碼數。最後一個timeout是 epoll_wait的逾時，為0的時候表示馬上返回，為-1的時候表示一直等下去，直到有事件範圍，為任意正整數的時候表示等這麼長的時間，如果一直沒有事件，則範圍。一般如果網路主迴圈是單獨的線程的話，可以用-1來等，這樣可以保證一些效率，如果是和主邏輯在同一個線程的話，則可以用0來保證主迴圈的效率。

epoll_wait範圍之後應該是一個迴圈，遍利所有的事件。

 

 

 

#include<iostream>#include<sys/socket.h>#include<sys/epoll.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<errno.h>using namespace std;int main(int argc,char *argv[]){int maxi,listenfd,connfd,sockfd,epfd,nfds;ssize_t n;char line[100];listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//聲明epoll_event結構體變數,ev用於註冊事件,數組用於回傳要處理的事件struct epoll_event ev,events[20];epfd = epoll_create(256);ev.date.fd = listenfd;ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev); //註冊epoll事件struct sockaddr_in serveraddr;bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));char *local_addr = "127.0.0.1";inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));serveraddr.sin_port=htons(8888);bind(listenfd,(sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr));listen(listenfd,LISTENQ);maxi=0;for(;;){//等待epoll事件發生nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);//處理髮生的所有事件for(int i = 0;i <nfds;i++){if(events[i].data.fd == listenfd) //如果新監測到一個SOCKET使用者串連到了綁定的socket連接埠,建立新串連{struct sockaddr_in clientaddr;socketlen_t clilen;connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr,&clilen);char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);cout <<"accept a connection from "<<str<<endll;ev.data.fd = connfd;ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev);}else if(events[i].events & EPOLLIN) //如果是以串連的使用者,並且收到資料,那麼進行讀入{sockfd = events[i].data.fd;n = read(sockfd,line,100);line[n] = '\0';cout <<"read msg :"<<line<<endl;ev.data.fd = sockfd;ev.events = EPOLLOUT|EPOLLEN;epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);}else if(events[i].events&EPOLLOUT){sockfd = events[i].data.fd;write(sockfd,line,n);ev.data.fd = sockfd;ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);}}}return 0;}

 

 

epoll和select,poll區別

1.  支援一個進程開啟大數目的socket描述符(FD)

select最不能忍受的是一個進程所開啟的FD是有一定限制的，由FD_SETSIZE設定，預設值是2048。對於那些需要支援的上萬串連數目的IM伺服器來說顯然太少了。這時候你一是可以選擇修改這個宏然後重新編譯核心，不過資料也同時指出這樣會帶來網路效率的下降

2.  IO效率不隨FD數目增加而線性下降

傳統的select/poll另外一個致命弱點就是當你擁有一個很大的socket集合，不過由於網路延時，任一時間只有部分socket是“活躍”的，但是select/poll每次調用都會線性掃描全部的集合，導致效率呈線性下降。但是epoll不存在這個問題，它只會對“活躍”的socket進行操作——這是因為在核心實現中epoll是根據每個fd上面的callback函數實現的。

epoll採用基於事件的就緒通知方式。在select/poll中，進程只有在調用一定的方法後，核心才對所有監視的檔案描述符進行掃描，而epoll事先通過epoll_ctl()來註冊一個檔案描述符，一旦基於某個檔案描述符就緒時，核心會採用類似callback的回調機制，迅速啟用這個檔案描述符，當進程調用epoll_wait()時便得到通知。

3.  使用mmap加速核心與使用者空間的訊息傳遞

無論是select，poll還是epoll都需要核心把FD訊息通知給使用者空間，如何避免不必要的記憶體拷貝就很重要，在這點上，epoll是通過核心於使用者空間mmap同一塊記憶體實現的

4.  核心微調

這一點其實不算epoll的優點了，而是整個Linux平台的優點.