linux进程(线程间)间通信-eventfd

什么是eventfd

eventfd是Linux 2.6提供的一种系统调用,它可以用来实现事件通知。eventfd包含一个由内核维护的64位无符号整型计数器,创建eventfd时会返回一个文件描述符,进程可以通过对这个文件描述符进行read/write来读取/改变计数器的值,从而实现进程间通信。

创建eventfd

eventfd的创建是通过eventfd函数实现的,返回值即是该eventfd所对应的文件描述符,函数的原型如下所示:
在这里插入图片描述

创建eventfd时它所对应的64位计数器的初始值;

eventfd文件描述符的标志,可由三种选项组成:EFD_CLOEXEC、EFD_NONBLOCK和EFD_SEMAPHORE。

  • EFD_CLOEXEC表示返回的eventfd文件描述符在fork后exec其他程序时会自动关闭这个文件描述符;
  • EFD_NONBLOCK设置返回的eventfd非阻塞;
  • EFD_SEMAPHORE表示将eventfd作为一个信号量来使用。

读eventfd

既然eventfd是一个文件描述符,那么对其进行读取就是使用read函数了,不过对于eventfd调用read函数也有需要注意的地方,man手册有如下描述:

linux进程(线程间)间通信-eventfd_第1张图片

从上面描述中可以知道以下几点:

  • read函数会从eventfd对应的64位计数器中读取一个8字节的整型变量;
  • read函数设置的接收buf的大小不能低于8个字节,否则read函数会出错,errno为EINVAL;
  • read函数返回的值是按小端字节序的;
  • 如果eventfd设置了EFD_SEMAPHORE,那么每次read就会返回1,并且让eventfd对应的计数器减一;如果eventfd没有设置EFD_SEMAPHORE,那么每次read就会直接返回计数器中的数值,read之后计数器就会置0。不管是哪一种,当计数器为0时,如果继续read,那么read就会阻塞(如果eventfd没有设置EFD_NONBLOCK)或者返回EAGAIN错误(如果eventfd设置了EFD_NONBLOCK)。

写eventfd

同样,对eventfd进行写操作使用的是write函数,在Man手册中也有相应的描述:

linux进程(线程间)间通信-eventfd_第2张图片

从上面描述中可以知道:

  • 在没有设置EFD_SEMAPHORE的情况下,write函数会将发送buf中的数据写入到eventfd对应的计数器中,最大只能写入0xffffffffffffffff,否则返回EINVAL错误;

  • 在设置了EFD_SEMAPHORE的情况下,write函数相当于是向计数器中进行“添加”,比如说计数器中的值原本是2,如果write了一个3,那么计数器中的值就变成了5。如果某一次write后,计数器中的值超过了0xfffffffffffffffe(64位最大值-1),那么write就会阻塞直到另一个进程/线程从eventfd中进行了read(如果write没有设置EFD_NONBLOCK),或者返回EAGAIN错误(如果write设置了EFD_NONBLOCK)。

  • 除此之外,eventfd还支持select和poll,与一般的读写描述符相类似,这里就不多说了,如下所示:linux进程(线程间)间通信-eventfd_第3张图片

使用例子

现在写一个简单的例程,在父子进程中利用eventfd进行通信,如下所示:

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
 
int main()
{
	int evfd = eventfd(10,0);
	uint64_t wdata = 0;
	uint64_t rdata = 0;
 
	if(read(evfd,&rdata,8) == -1)
	{
		perror(NULL);
		if(errno!=EAGAIN)return 0;
	}
	cout<<"Init read : "<<rdata<<endl;  //读计数器初始值
	
	wdata = 20;
	
	if(write(evfd,&wdata,8) == -1) //父进程写20
	{
		perror(NULL);
		return 0;
	}
	cout<<"parent write : "<<wdata<<endl;
	
	if(fork() == 0)
	{
		wdata = 30;
		if(read(evfd,&rdata,8) == -1) //子进程读计数器
		{
			perror(NULL);
			return 0;
		}
		cout<<"child read : "<<rdata<<endl;
		if(write(evfd,&wdata,8) == -1)  //子进程写30
		{
			perror(NULL);
			return 0;
		}
		cout<<"child write : "<<wdata<<endl;
		exit(0);		
	}
	wait(NULL);
	if(read(evfd,&rdata,8) == -1)   //父进程读计数器
	{
			perror(NULL);
			return 0;
	}
	cout<<"parent read : "<<rdata<<endl;
 
	return 0;
}

运行结果如下:

在这里插入图片描述

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