【项目 计网11】4.29 epoll API介绍 4.30 epoll 代码编写 4.31 epoll的两种工作模式

4.29 epoll API介绍

epoll_create实例在内核区，创建了一个eventpoll结构体。这个函数的返回值是一个文件描述符，通过这个fd去操纵eventpoll

#include 
//创建一个新的epoll实例。在内核中创建了一个数据，这个数据中有两个比较重要的数据，一个是需要检测的文件描述符的信息（红黑树），还有一个是就绪列表，存放检测到数据发送改变的文件描述符信息（双向链表）。
int epoll_create(int size);
	-参数：
		size:目前没有意义了，随便写一个数，必须大于0
	-返回值：
		-1：失败
		>0:文件描述符，操作epoll实例的

typedef union epoll_data{
	void *ptr;
	int fd;
	uint32_t u32;
	uint64_t u64;
}epoll_data_t;

struct epoll_event{
	uint32_t events;
	epoll_data_t data;
};
常见的EPOLL检测事件：
	-EPOLLIN
	-EPOLLOUT
	-EPOLLERR

//对epoll实例进行管理：添加文件描述符信息，删除信息，修改信息
int epoll_ctrl(int epfd,int op,int fd,struct epoll_event *event);
	-参数：
		-epfd：epoll实例对应的文件描述符
		-op：要进行什么操作（把fd添加进epfd这个表里，还是删除，还是要修改fd的什么信息）
			EPOLL_CTL_ADD:添加
			EPOLL_CTL_MOD:修改
			EPOLL_CTL_DEL:删除
		-fd：要检测的文件描述符
		-event：检测文件描述符什么事情(把fd放进epfd这个表以后，是要监听这个操作符什么事情)
		(觉得不清楚的话看一眼代码就知道了)
		

//检测函数
int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event *events,int maxevents,int timeout);
	-参数：
		-epfd：epoll实例对应的文件描述符
		-events：传出参数，保存了发送了变化的文件描述符的信息
		-maxevents：第二个参数结构体数组的大小
		-timeout：阻塞时间
			-0：不阻塞
			- -1：阻塞，直到检测到fd数据发生变化，解除阻塞
			- >0:阻塞时长（毫秒）
	-返回值：
		-成功，返回发送变化的文件描述符的个数>0
		-失败 -1

联合体和结构体的区别

4.30 epoll 代码编写

client.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(){
    //创建socket
    int fd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(fd==-1){
        perror("socket");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in seraddr;
    inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&seraddr.sin_addr.s_addr);
    seraddr.sin_family=AF_INET;
    seraddr.sin_port=htons(9999);

    //连接服务器
    int ret=connect(fd,(struct sockaddr *)&seraddr,sizeof(seraddr));
    if(ret==-1){
        perror("connect");
        return -1;
    }

    int num=0;
    while(1){
        char sendBuf[1024]={0};
        sprintf(sendBuf,"send data %d",num++);
        //发送数据
        write(fd,sendBuf,strlen(sendBuf)+1);

        //接收数据
        int len=read(fd,sendBuf,sizeof(sendBuf));
        if(len==-1){
            perror("read");
            return -1;
        }else if(len>0){
            printf("read buf=%s\n",sendBuf);
        }else{
            printf("服务器已经断开连接...\n");
            break;
        }
        sleep(1);
    }

    //关闭连接
    close(fd);

    return 0;
}

epoll.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(){

    //创建socket
    int lfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_port=htons(9999);
    saddr.sin_family=AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;

    //绑定
    bind(lfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr));

    //监听
    listen(lfd,8);

    //调用epoll_create()创建一个epoll实例
    int epfd=epoll_create(100);

    //讲监听的文件描述符相关的检测信息添加到epoll实例中
    struct epoll_event epev;
    epev.events=EPOLLIN;
    epev.data.fd=lfd;
    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,lfd,&epev);

    struct epoll_event epevs[1024];

    while(1){
        int ret=epoll_wait(epfd,epevs,1024,-1);
        if(ret==-1){
            perror("epoll_wait");
            exit(-1);
        }

        printf("ret=%d\n",ret);

        for(int i=0;i<ret;++i){
            int curfd=epevs[i].data.fd;

            if(curfd==lfd){
                //监听的文件描述符有数据达到，有客户端连接
                struct sockaddr_in cliaddr;
                int len=sizeof(cliaddr);
                int cfd=accept(lfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&len);

                epev.events=EPOLLIN;
                epev.data.fd=cfd;
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,cfd,&epev);
            }else{
                //有数据到达，需要通信
                char buf[1024]={0};
                //接收数据
                int len=read(curfd,buf,sizeof(buf));
                if(len==-1){
                    perror("read");
                    return -1;
                }else if(len==0){
                    printf("client closed...\n");
                    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,curfd,NULL);
                    close(curfd);
                }else if(len>0){
                    printf("read buf=%s\n",buf);
                    //发送数据
                    write(curfd,buf,strlen(buf)+1);
                }
            }
        }
    }

    close(lfd);
    close(epfd);

    return 0;
}

4.31 epoll的两种工作模式

• LT模式（水平触发）
  假设委托内核检测读事件->检测fd的读缓冲区
  读缓冲区有数据->epoll检测到了会给用户通知
  a.用户不读数据，数据一直在缓冲区，epoll会一直通知
  b.用户只读了一部分数据，epoll会通知
  c.缓冲区的数据读完了，不通知

LT(level triggered)是缺省（默认）的工作方式，并且同时支持block和no-block socket。在这种做法中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果不做任何操作，内核还是会继续通知你的。

• ET模式（边沿触发）
  假设委托内核检测读事件->检测fd的读缓冲区
  读缓冲区有数据->epoll检测到了会给用户通知
  a.用户不读数据，数据一直在缓冲区，epoll下次检测的时候就不通知了
  b.用户只读了一部分数据，epoll不通知
  c.缓冲区的数据读完了，不通知

ET(edge-triggered)是高速工作方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变成就绪时，内核通知epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了。如果一直不对这个fd做IO操作（从而导致它再次变成未就绪），内核不会发送更多的通知（only once）。

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效率高。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（文件描述符）的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。

client.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(){
    //创建socket
    int fd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(fd==-1){
        perror("socket");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in seraddr;
    inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&seraddr.sin_addr.s_addr);
    seraddr.sin_family=AF_INET;
    seraddr.sin_port=htons(9999);

    //连接服务器
    int ret=connect(fd,(struct sockaddr *)&seraddr,sizeof(seraddr));
    if(ret==-1){
        perror("connect");
        return -1;
    }

    int num=0;
    while(1){
        char sendBuf[1024]={0};
        fgets(sendBuf,sizeof(sendBuf),stdin);

        //发送数据
        write(fd,sendBuf,strlen(sendBuf)+1);

        //接收数据
        int len=read(fd,sendBuf,sizeof(sendBuf));
        if(len==-1){
            perror("read");
        }else if(len>0){
            printf("read buf=%s\n",sendBuf);
        }else{
            printf("服务器已经断开连接...\n");
            break;
        }
    }
    close(fd);
    return 0;
}

epoll_lt.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(){
    //创建socket
    int lfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_port=htons(9999);
    saddr.sin_family=AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;

    //绑定
    bind(lfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr));

    //监听
    listen(lfd,8);

    //调用epoll_create()创建一个epoll实例
    int epfd=epoll_create(100);

    //将监听的文件描述符相关的检测信息添加到epoll实例
    struct epoll_event epev;
    epev.events=EPOLLIN;
    epev.data.fd=lfd;
    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,lfd,&epev);

    struct epoll_event epevs[1024];

    while(1){
        int ret=epoll_wait(epfd,epevs,1024,-1);
        if(ret==-1){
            perror("epoll_wait");
            exit(-1);
        }

        printf("ret=%d\n",ret);

        for(int i=0;i<ret;++i){
            int curfd=epevs[i].data.fd;

            if(curfd==lfd){
                //监听的文件描述符有数据达到，有客户端连接
                struct sockaddr_in cliaddr;
                int len=sizeof(cliaddr);
                int cfd=accept(lfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&len);

                epev.events=EPOLLIN;
                epev.data.fd=cfd;
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,cfd,&epev);
            }else{
                if(epevs[i].events&EPOLLOUT){
                    continue;
                }
                //有数据到达，需要通信
                char buf[5]={0};
                int len=read(curfd,buf,sizeof(buf));
                if(len==-1){
                    perror("read");
                    exit(-1);
                }else if(len==0){
                    printf("client closed...\n");
                    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,curfd,NULL);
                    close(curfd);
                }else if(len>0){
                    printf("read buf=%s\n",buf);
                    write(curfd,buf,strlen(buf)+1);
                }
            }
        }
    }

    close(lfd);
    close(epfd);

    return 0;
}

epoll_et.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {

    // 创建socket
    int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_port = htons(9999);
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // 绑定
    bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));

    // 监听
    listen(lfd, 8);

    // 调用epoll_create()创建一个epoll实例
    int epfd = epoll_create(100);

    // 将监听的文件描述符相关的检测信息添加到epoll实例中
    struct epoll_event epev;
    epev.events = EPOLLIN;
    epev.data.fd = lfd;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &epev);

    struct epoll_event epevs[1024];

    while(1) {

        int ret = epoll_wait(epfd, epevs, 1024, -1);
        if(ret == -1) {
            perror("epoll_wait");
            exit(-1);
        }

        printf("ret = %d\n", ret);

        for(int i = 0; i < ret; i++) {

            int curfd = epevs[i].data.fd;

            if(curfd == lfd) {
                // 监听的文件描述符有数据达到，有客户端连接
                struct sockaddr_in cliaddr;
                int len = sizeof(cliaddr);
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);

                // 设置cfd属性非阻塞,read非阻塞
                int flag = fcntl(cfd, F_GETFL);
                flag | O_NONBLOCK;
                fcntl(cfd, F_SETFL, flag);

                epev.events = EPOLLIN | EPOLLET;    // 设置边沿触发
                epev.data.fd = cfd;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &epev);
            } else {
                if(epevs[i].events & EPOLLOUT) {
                    continue;
                }  

                // 循环读取出所有数据
                char buf[5];
                int len = 0;
                while( (len = read(curfd, buf, sizeof(buf))) > 0) {
                    // 打印数据
                    // printf("recv data : %s\n", buf);
                    write(STDOUT_FILENO, buf, len);//write写到终端
                    //回写数据
                    write(curfd, buf, len);
                }
                if(len == 0) {
                    printf("client closed....");
                }else if(len == -1) {
                    if(errno == EAGAIN) {
                        //所有数据已经读完
                        printf("data over.....");
                    }else {
                        //退出
                        perror("read");
                        exit(-1);
                    }
                    
                }

            }

        }
    }

    close(lfd);
    close(epfd);
    return 0;
}