epoll - I/O event notification facility
在linux的网络编程中,非常长的时间都在使用select来做事件触发。在linux新的内核中,有了一种替换它的机制,就是epoll。
相比于select,epoll最大的优点在于它不会随着监听fd数目的增长而减少效率。由于在内核中的select实现中,它是採用轮询来处理的,轮询的fd数目越多,自然耗时越多。而且,在linux/posix_types.h头文件有这种声明:
#define __FD_SETSIZE 1024
表示select最多同一时候监听1024个fd,当然,能够通过改动头文件再重编译内核来扩大这个数目,但这似乎并不治本。
epoll的接口非常easy,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同拥有多大。这个參数不同于select()中的第一个參数,给出最大监听的fd+1的值。须要注意的是,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值,在linux下假设查看/proc/进程id/fd/,是能够看到这个fd的,所以在使用完epoll后,必须调用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的事件注冊函数,它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件,而是在这里先注冊要监听的事件类型。第一个參数是epoll_create()的返回值,第二个參数表示动作,用三个宏来表示:
EPOLL_CTL_ADD:注冊新的fd到epfd中;
EPOLL_CTL_MOD:改动已经注冊的fd的监听事件;
EPOLL_CTL_DEL:从epfd中删除一个fd;
第三个參数是须要监听的fd,第四个參数是告诉内核须要监听什么事,struct epoll_event结构例如以下:
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能够是以下几个宏的集合:
EPOLLIN :表示相应的文件描写叙述符能够读(包含对端SOCKET正常关闭);
EPOLLOUT:表示相应的文件描写叙述符能够写;
EPOLLPRI:表示相应的文件描写叙述符有紧急的数据可读(这里应该表示有带外数据到来);
EPOLLERR:表示相应的文件描写叙述符错误发生;
EPOLLHUP:表示相应的文件描写叙述符被挂断;
EPOLLET: 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式,这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT:仅仅监听一次事件,当监听完这次事件之后,假设还须要继续监听这个socket的话,须要再次把这个socket加入到EPOLL队列里
3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
等待事件的产生,相似于select()调用。參数events用来从内核得到事件的集合,maxevents告之内核这个events有多大,这个 maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size,參数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1将不确定,也有说法说是永久堵塞)。该函数返回须要处理的事件数目,如返回0表示已超时。
4、关于ET、LT两种工作模式:
能够得出这种结论:
ET模式仅当状态发生变化的时候才获得通知,这里所谓的状态的变化并不包含缓冲区中还有未处理的数据,也就是说,假设要採用ET模式,须要一直read/write直到出错为止,非常多人反映为什么採用ET模式仅仅接收了一部分数据就再也得不到通知了,大多由于这样;而LT模式是仅仅要有数据没有处理就会一直通知下去的.
那么到底怎样来使用epoll呢?事实上非常easy。
通过在包含一个头文件#include <sys/epoll.h> 以及几个简单的API将能够大大的提高你的网络server的支持人数。
首先通过create_epoll(int maxfds)来创建一个epoll的句柄,当中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,之后的全部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)来查询全部的网络接口,看哪一个能够读,哪一个能够写了。主要的语法为:
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
当中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里面将储存全部的读写事件。max_events是当前须要监听的全部socket句柄数。最后一个timeout是 epoll_wait的超时,为0的时候表示立即返回,为-1的时候表示一直等下去,直到有事件范围,为随意正整数的时候表示等这么长的时间,假设一直没有事件,则范围。一般假设网络主循环是单独的线程的话,能够用-1来等,这样能够保证一些效率,假设是和主逻辑在同一个线程的话,则能够用0来保证主循环的效率。
epoll_wait范围之后应该是一个循环,遍利全部的事件。
差点儿全部的epoll程序都使用以下的框架:
for( ; ; )
{
nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);
for(i=0;i<nfds;++i)
{
if(events[i].data.fd==listenfd) //有新的连接
{
connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); //accept这个连接
ev.data.fd=connfd;
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); //将新的fd加入到epoll的监听队列中
}
else if( events[i].events&EPOLLIN ) //接收到数据,读socket
{
n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0 //读
ev.data.ptr = md; //md为自己定义类型,加入数据
ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);//改动标识符,等待下一个循环时发送数据,异步处理的精髓
}
else if(events[i].events&EPOLLOUT) //有数据待发送,写socket
{
struct myepoll_data* md = (myepoll_data*)events[i].data.ptr; //取数据
sockfd = md->fd;
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); //改动标识符,等待下一个循环时接收数据
}
else
{
//其它的处理
}
}
}
以下给出一个完整的server端样例:
#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;
#define MAXLINE 5 #define OPEN_MAX 100 #define LISTENQ 20 #define SERV_PORT 5000 #define INFTIM 1000
void setnonblocking(int sock) { int opts; opts=fcntl(sock,F_GETFL); if(opts<0) { perror("fcntl(sock,GETFL)"); exit(1); } opts = opts|O_NONBLOCK; if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0) { perror("fcntl(sock,SETFL,opts)"); exit(1); } }
int main(int argc, char* argv[]) { int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds, portnumber; ssize_t n; char line[MAXLINE]; socklen_t clilen;
if ( 2 == argc ) { if( (portnumber = atoi(argv[1])) < 0 ) { fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); return 1; } } else { fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); return 1; }
//声明epoll_event结构体的变量,ev用于注冊事件,数组用于回传要处理的事件
struct epoll_event ev,events[20]; //生成用于处理accept的epoll专用的文件描写叙述符
epfd=epoll_create(256); struct sockaddr_in clientaddr; struct sockaddr_in serveraddr; listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //把socket设置为非堵塞方式
//setnonblocking(listenfd);
//设置与要处理的事件相关的文件描写叙述符
ev.data.fd=listenfd; //设置要处理的事件类型
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; //ev.events=EPOLLIN;
//注冊epoll事件
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev); bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); serveraddr.sin_family = AF_INET; char *local_addr="127.0.0.1"; inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));//htons(portnumber);
serveraddr.sin_port=htons(portnumber); bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); listen(listenfd, LISTENQ); maxi = 0; for ( ; ; ) { //等待epoll事件的发生
nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500); //处理所发生的全部事件
for(i=0;i<nfds;++i) { if(events[i].data.fd==listenfd)//假设新监測到一个SOCKET用户连接到了绑定的SOCKET端口,建立新的连接。
{ connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); if(connfd<0){ perror("connfd<0"); exit(1); } //setnonblocking(connfd);
char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr); cout << "accapt a connection from " << str << endl; //设置用于读操作的文件描写叙述符
ev.data.fd=connfd; //设置用于注測的读操作事件
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; //ev.events=EPOLLIN;
//注冊ev
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); } else if(events[i].events&EPOLLIN)//假设是已经连接的用户,而且收到数据,那么进行读入。
{ cout << "EPOLLIN" << endl; if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0) continue; if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) { if (errno == ECONNRESET) { close(sockfd); events[i].data.fd = -1; } else std::cout<<"readline error"<<std::endl; } else if (n == 0) { close(sockfd); events[i].data.fd = -1; } line[n] = '/0'; cout << "read " << line << endl; //设置用于写操作的文件描写叙述符
ev.data.fd=sockfd; //设置用于注測的写操作事件
ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET; //改动sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT
//epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
} else if(events[i].events&EPOLLOUT) // 假设有数据发送
{ sockfd = events[i].data.fd; write(sockfd, line, n); //设置用于读操作的文件描写叙述符
ev.data.fd=sockfd; //设置用于注測的读操作事件
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; //改动sockfd上要处理的事件为EPOLIN
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); } } } return 0; } |
client直接连接到这个server就好了。。