epoll使用详解

在Linux网络编程当中，很长时间都是使用select来做事件的触发，而在新的linux内核当中，有一种替换他的机制，就是epoll()//#include 。
相对于select，epoll的好处就是更加灵活，没有描述符的限制，且不会随着监听fd数目的增长而降低效率。因为在内核中的select的实现使用的是轮询机制，轮询的fd数目越多，耗时就越多，并且在linux/posix_types.h头文件中有这样的声明：#define __FD_SETSIZE 1024 当然可以通过修改头文件，再重新编译内核来扩大这个数目，但是这似乎并不治本。epoll使用一个文件描述符管理多个文件描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表当中，这样在用户空间和内核空间的copy只需要一次。

轮询(polling)

• 是一种CPU决策如何提供周边设备的服务方式,又称为程序控制输入输出(programmed I/O)。轮询由CPU定时发出询问，依序询问每一个周边设备是否需要其服务，有需要即给予服务,服务结束后再询问下一个周边，接着不断地周而复始。轮询法容易实现，但是效率偏低。

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(即你的epoll所支持的最大句柄数注意和select()的最大描述符值+1相区别)。这个参数不同于select中的第一个参数给出最大监听描述符的fd+1的值。需要注意的是，当创建好epoll句柄以后，它就是会占用一个fd值，在linux的/proc/进程ID/fd/下使能够看到这个fd的，所以使用完epoll以后必须要调用close()关闭否则可能导致fd被耗尽。
2. *int epoll_ctl(int epfd,int op,int fd.struct epoll_event event);epoll的事件注册函数，他与select()在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件不同，epoll在这里先注册要监听的事件类型(读、写、异常)。

1. 第一个参数是epoll_create()的返回值。
2. 第二个参数表示动作。使用三个宏表示：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中删除某个fd。
3. 第三个参数是需要监听的fd。
4. 第四个参数是要告诉内核需要监听什么事件，struct epoll_event结构体如下：typedef union epoll_data{ void *ptr; int fd; __uint32_t u32; __uint64_t u64; }epoll_data_t; struct epoll_event{ __uint32_t event; epoll_data_t data; }events可以是以下的几个宏的集合：EPOLLIN：表示对应的文件描述符可读(包括对端socket正常关闭)。EPOLLOUT:表示对应的文件描述符可写；EPOLLPRI:表示对应的文件描述符有紧急的可读数据(此处应该表示有带外数据到来)；
   EPOLLERR：表示对应的描述符发生错误；EPOLLHUP：标识对应的文件描述符被挂断；EPOLLET：将EPOLL设置为边缘触发(Edge Triggered)模式，相对于水平触发。EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，若还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列当中。

3. *int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event events,int maxevents,int timeout);等待事件的发生，类似于select()调用，参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents告诉内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时的时间(0:立即返回，-1:永久阻塞)。函数返回需要处理的事件的数目。若返回0则表示已超时。

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那么究竟如何来使用epoll呢？其实非常简单。
通过在包含一个头文件#include 以及几个简单的API将可以大大的提高你的网络服务器的支持人数。

首先通过create_epoll(int maxfds)来创建一个epoll的句柄，其中maxfds为你epoll所支持的最大句柄数。这个函数会返回一个新的epoll句柄，之后的所有操作将通过这个句柄来进行操作。在用完之后，记得用close()来关闭这个创建出来的epoll句柄。

之后在你的网络主循环里面，每一帧的调用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)来查询所有的网络接口，看哪一个可以读，哪一个可以写了。基本的语法为：
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
其中kdpfd为用epoll_create创建之后的句柄，events是一个epoll_event*的指针，当epoll_wait这个函数操作成功之后，epoll_events里面将储存所有的读写事件。max_events是当前需要监听的所有socket句柄数。最后一个timeout是 epoll_wait的超时，为0的时候表示马上返回，为-1的时候表示一直等下去，直到有事件范围，为任意正整数的时候表示等这么长的时间，如果一直没有事件，则范围。一般如果网络主循环是单独的线程的话，可以用-1来等，这样可以保证一些效率，如果是和主逻辑在同一个线程的话，则可以用0来保证主循环的效率。

epoll_wait范围之后应该是一个循环，遍利所有的事件。

几乎所有的epoll程序都使用下面的框架：

    for( ; ; )
    {
        nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);
        for(i=0;ifd;
                send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 );        //发送数据
                ev.data.fd=sockfd;
                ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //修改标识符，等待下一个循环时接收数据
            }
            else
            {
                //其他的处理
            }
        }
    }

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关于ET、LT两种工作模式
epoll对文件描述符的操作有两种模式：LT（level trigger）和ET（edge trigger）。LT模式是默认模式，LT模式与ET模式的区别如下：
　　LT模式：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序可以不立即处理该事件。下次调用epoll_wait时，会再次响应应用程序并通知此事件。
　　ET模式：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序必须立即处理该事件。如果不处理，下次调用epoll_wait时，不会再次响应应用程序并通知此事件。
　　ET模式在很大程度上减少了epoll事件被重复触发的次数，因此效率要比LT模式高。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。