epoll学习,epoll与select,pool区别

 

在linux网络编程中,很长的时间都是用select来做事件触发.在linux新内核中,有了一种替换它的机制,就是epoll.

相比于select,epoll最大的好处在于它不会随着监听fd数目的增长而降低效率.因为在内核中的select实现中,它是采用轮询来处理的,轮询的fd数据数据越多,自然耗时就越多.

epoll的接口三个函数

1) int epoll_create(int size);

创建一个epoll句柄,size用来告诉内核这个监听的数据一共有多大.

需要注意的是,当创建好epoll句柄后,它会占用一个fd值,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注册函数,第一个参数是epoll_create()的返回值.

第二个参数表示动作,用三个宏来表示

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中删除一个fd

第三个参数是需要监听的fd

第四个参数是告诉内核需要监听什么事.

struct_event结构如下:

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以写

EPOLLPRI:表示对应的文件描述符有紧急的数据可读

EPOLLERR表示对应的文件描述符发生错误

EPOLLHUP:表示对应的文件描述符被挂断

EPOLLET:将EPOLL设为边缘触发模式(Edge Triggered).这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的

EPOLLONSHOT:只监听一次,当监听玩这次事件之后,如果还需要继续监听这个socket的话,需要再次把这个socket加入到WPOLL队列里

 

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

参数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,参数timeout是超时时间(毫秒),0会立即返回,-1将不确定,也有说法是永久阻塞.该函数返回需要处理的事件数目,如返回0表示已超时.

 

关于ET.LT两种工作模式

ET模式仅当状态发送变化的时候才获得通知,这里所谓的状态的变化并不包括缓冲区中还有未处理的数据,也就是说.如果要采用ET模式,需要一直read/write直到出错为止.很多人反映为什么采用ET模式只接收了一部分数据就再也得不到通知了,大多是因为这样.

而LT模式就是只要有数据没有处理就会一直通知下去.

 

epoll模型

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。

 

 

 

#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);

	//声明epoll_event结构体变量,ev用于注册事件,数组用于回传要处理的事件
	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); //注册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事件发生
		nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);

		//处理发生的所有事件
		for(int i = 0;i <nfds;i++)
		{
			if(events[i].data.fd == listenfd) //如果新监测到一个SOCKET用户连接到了绑定的socket端口,建立新连接
			{
				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) //如果是以连接的用户,并且收到数据,那么进行读入
			{
				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区别

1.  支持一个进程打开大数目的socket描述符(FD)

select最不能忍受的是一个进程所打开的FD是有一定限制的,由FD_SETSIZE设置,默认值是2048。对于那些需要支持的上万连接数目的IM服务器来说显然太少了。这时候你一是可以选择修改这个宏然后重新编译内核,不过资料也同时指出这样会带来网络效率的下降

2.  IO效率不随FD数目增加而线性下降

传统的select/poll另外一个致命弱点就是当你拥有一个很大的socket集合,不过由于网络延时,任一时间只有部分socket是“活跃”的,但是select/poll每次调用都会线性扫描全部的集合,导致效率呈线性下降。但是epoll不存在这个问题,它只会对“活跃”的socket进行操作——这是因为在内核实现中epoll是根据每个fd上面的callback函数实现的。

epoll采用基于事件的就绪通知方式。在select/poll中,进程只有在调用一定的方法后,内核才对所有监视的文件描述符进行扫描,而epoll事先通过epoll_ctl()来注册一个文件描述符,一旦基于某个文件描述符就绪时,内核会采用类似callback的回调机制,迅速激活这个文件描述符,当进程调用epoll_wait()时便得到通知。

3.  使用mmap加速内核与用户空间的消息传递

无论是select,poll还是epoll都需要内核把FD消息通知给用户空间,如何避免不必要的内存拷贝就很重要,在这点上,epoll是通过内核于用户空间mmap同一块内存实现的

4.  内核微调

这一点其实不算epoll的优点了,而是整个Linux平台的优点.

 

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