Linux面试必知: 一句话讲透epoll

Linux面试必知: 一句话讲透epoll
epoll概念

在Linux的Man文档中，我们可以看到如下定义

    Epoll - I/O event notification facility

翻译一下，epoll是一种I/O事件通知机制，这句话基本上包含了所有需要理解的要点

    I/O事件
        基于file descriptor，支持file, socket, pipe等各种I/O方式
        当文件描述符关联的内核读缓冲区可读，则触发可读事件，什么是可读呢？就是内核缓冲区非空，有数据可以读取
        当文件描述符关联的内核写缓冲区可写，则触发可写事件，什么是可写呢？就是内核缓冲区不满，有空闲空间可以写入
    通知机制
        通知机制，就是当事件发生的时候，去通知他
        通知机制的反面，就是轮询机制

以上两点结合起来理解

    epoll是一种当文件描述符的内核缓冲区非空的时候，发出可读信号进行通知，当写缓冲区不满的时候，发出可写信号通知的机制

水平触发与边缘触发

    水平触发(level-trggered)
        只要文件描述符关联的读内核缓冲区非空，有数据可以读取，就一直发出可读信号进行通知，
        当文件描述符关联的内核写缓冲区不满，有空间可以写入，就一直发出可写信号进行通知
    边缘触发(edge-triggered)
        当文件描述符关联的读内核缓冲区由空转化为非空的时候，则发出可读信号进行通知，
        当文件描述符关联的内核写缓冲区由满转化为不满的时候，则发出可写信号进行通知

两者的区别在哪里呢？水平触发是只要读缓冲区有数据，就会一直触发可读信号，而边缘触发仅仅在空变为非空的时候通知一次，举个例子：

    读缓冲区刚开始是空的
    读缓冲区写入2KB数据
    水平触发和边缘触发模式此时都会发出可读信号
    收到信号通知后，读取了1kb的数据，读缓冲区还剩余1KB数据
    水平触发会再次进行通知，而边缘触发不会再进行通知

所以边缘触发需要一次性的把缓冲区的数据读完为止，也就是一直读，直到读到EGAIN为止，EGAIN说明缓冲区已经空了，因为这一点，边缘触发需要设置文件句柄为非阻塞

//水平触发
ret = read(fd, buf, sizeof(buf));

//边缘触发
while(true) {
    ret = read(fd, buf, sizeof(buf);
    if (ret == EAGAIN) break;
}

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epoll接口介绍

    epoll_create
        创建epoll实例，会创建所需要的红黑树，以及就绪链表，以及代表epoll实例的文件句柄
        函数原型: int epoll_create(int size);
            Man文档中说明了在老的内核版本中，入参size用来指出创建的内部数据结构的大小，目前已经可以动态调整，但是为了兼容老的版本，所以仍然保留，这个size其实意义已经不大

    epoll_ctl
        添加，修改，或者删除 注册到epoll实例中的文件描述符上的监控事件

        int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
            epfd: epoll实例file descriptor

            op:操作类型

            EPOLL_CTL_ADD, 为相应fd添加事件
            EPOLL_CTL_MOD, 修改fd的事件
            EPOLL_CTL_DEL，删除fd上的某些事件
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            fd: 操作的目标文件描述符

            event: 要操作的事件

               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可以是一组bit的组合
                EPOLLIN：可读
                EPOLLOUT: 可写
                EPOLLET: 边缘触发，默认是水平触发
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            一句话来描述：就是对于注册到epfd中的fd文件描述符，执行op event的操作
    epoll_wait
        epoll_wait等待epoll实例中注册的事件触发
        int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout)
            epfd: epoll实例文件描述符
            events: 数组出参，用来记录被触发的events，其大小应该和maxevents一致
            maxevents: 返回的events的最大个数，如果最大个数大于实际触发的个数，则下次epoll_wait的时候仍然可以返回
            timeout: 等待事件，毫秒为单位 -1:无限等待 0:立即返回