简述epoll下电平触发LT和边沿触发ET的区别

本文介绍Linux下的I/O多路复用技术Epoll在Level Triggered (LT) 和 Edge Triggered (ET) 模式下的工作原理及实现代码。通过对比两种模式下事件触发的方式,帮助理解Epoll的工作机制。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

LT 电平触发 高电平触发

EPOLLIN 事件 数据可读
内核中的socket接收缓冲区 为空 低电平 不会触发
内核中的socket接收缓冲区 不为空 高电平 会触发

EPOLLOUT事件 数据可写
内核中的socket发送缓冲区不满 高电平
内核中的socket发送缓冲区 满 低电平

ET 边沿触发 转换的时候触发
由低电平 -> 高电平 才会 触发
高电平 -> 低电平 触发

下面代码是LT和ET模式的区别

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <pthread.h>

#define MAX_EVENT_NUMBER 1024
#define BUFFER_SIZE 10

int setnonblocking( int fd )
{
    int old_option = fcntl( fd, F_GETFL );
    int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
    fcntl( fd, F_SETFL, new_option );
    return old_option;
}

void addfd( int epollfd, int fd, bool enable_et )
{
    epoll_event event;
    event.data.fd = fd;
    event.events = EPOLLIN;
    if( enable_et )
    {
        event.events |= EPOLLET;
    }
    epoll_ctl( epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event );
    setnonblocking( fd );
}

void lt( epoll_event* events, int number, int epollfd, int listenfd )
{
    char buf[ BUFFER_SIZE ];
    for ( int i = 0; i < number; i++ )
    {
        int sockfd = events[i].data.fd;
        if ( sockfd == listenfd )
        {
            struct sockaddr_in client_address;
            socklen_t client_addrlength = sizeof( client_address );
            int connfd = accept( listenfd, ( struct sockaddr* )&client_address, &client_addrlength );
            addfd( epollfd, connfd, false );
        }
        else if ( events[i].events & EPOLLIN )
        {
            printf( "event trigger once\n" );
            memset( buf, '\0', BUFFER_SIZE );
            int ret = recv( sockfd, buf, BUFFER_SIZE-1, 0 );
            if( ret <= 0 )
            {
                close( sockfd );
                continue;
            }
            printf( "get %d bytes of content: %s\n", ret, buf );
        }
        else
        {
            printf( "something else happened \n" );
        }
    }
}

void et( epoll_event* events, int number, int epollfd, int listenfd )
{
    char buf[ BUFFER_SIZE ];
    for ( int i = 0; i < number; i++ )
    {
        int sockfd = events[i].data.fd;
        if ( sockfd == listenfd )
        {
            struct sockaddr_in client_address;
            socklen_t client_addrlength = sizeof( client_address );
            int connfd = accept( listenfd, ( struct sockaddr* )&client_address, &client_addrlength );
            addfd( epollfd, connfd, true );
        }
        else if ( events[i].events & EPOLLIN )
        {
            printf( "event trigger once\n" );
            while( 1 )
            {
                memset( buf, '\0', BUFFER_SIZE );
                int ret = recv( sockfd, buf, BUFFER_SIZE-1, 0 );
                if( ret < 0 )
                {
                    if( ( errno == EAGAIN ) || ( errno == EWOULDBLOCK ) )
                    {
                        printf( "read later\n" );
                        break;
                    }
                    close( sockfd );
                    break;
                }
                else if( ret == 0 )
                {
                    close( sockfd );
                }
                else
                {
                    printf( "get %d bytes of content: %s\n", ret, buf );
                }
            }
        }
        else
        {
            printf( "something else happened \n" );
        }
    }
}

int main( int argc, char* argv[] )
{
    if( argc <= 2 )
    {
        printf( "usage: %s ip_address port_number\n", basename( argv[0] ) );
        return 1;
    }
    const char* ip = argv[1];
    int port = atoi( argv[2] );

    int ret = 0;
    struct sockaddr_in address;
    bzero( &address, sizeof( address ) );
    address.sin_family = AF_INET;
    inet_pton( AF_INET, ip, &address.sin_addr );
    address.sin_port = htons( port );

    int listenfd = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
    assert( listenfd >= 0 );

    ret = bind( listenfd, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );
    assert( ret != -1 );

    ret = listen( listenfd, 5 );
    assert( ret != -1 );

    epoll_event events[ MAX_EVENT_NUMBER ];
    int epollfd = epoll_create( 5 );
    assert( epollfd != -1 );
    addfd( epollfd, listenfd, true );

    while( 1 )
    {
        int ret = epoll_wait( epollfd, events, MAX_EVENT_NUMBER, -1 );
        if ( ret < 0 )
        {
            printf( "epoll failure\n" );
            break;
        }

        lt( events, ret, epollfd, listenfd );
        //et( events, ret, epollfd, listenfd );
    }

    close( listenfd );
    return 0;
}
### 电平触发边沿触发区别 在 `epoll` 中,存在两种主要的工作模式:水平触发(Level Triggered, LT边缘触发(Edge Triggered, ET)。这两种模式的主要差异体现在内核通知应用程序的方式上。 #### 水平触发 (LT) 当采用水平触发方式时,在文件描述符准备就绪之后,只要该条件仍然满足,则每次调用 `epoll_wait()` 都会被激活并返回相应的事件。这意味着即使读取操作未完全消耗缓冲区内的数据,后续再次调用 `epoll_wait()` 还是可以继续接收到相同类型的事件通知[^1]。 对于写入情况而言,如果之前因为发送队列满而未能成功写出全部的数据包,那么一旦空间变得可用,就会立即产生可写的事件直到所有待发消息都被处理完毕为止。 这种机制相对直观易懂,并且能够很好地兼容旧有的程序逻辑结构;然而频繁的通知可能会带来额外开销,特别是在高并发环境下可能影响性能表现[^3]。 ```c // 示例代码展示如何设置为水平触发模式 struct epoll_event event; event.events = EPOLLIN; // 或者其他感兴趣的事件类型 event.data.fd = sockfd; if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) == -1) { perror("epoll_ctl: add"); } ``` #### 边缘触发 (ET) 相比之下,边缘触发仅会在状态发生改变的时候发出一次性的信号给监听进程——即从不可用变为可用的状态转换时刻才会被捕捉到。因此在这种情况下,应用层必须尽可能一次性完成所有的 I/O 操作以避免错过任何更新后的状况变化。如果不这样做的话,有可能会造成某些重要信息丢失的情况出现。 具体来说就是: - 对于读取端口,只有当新的输入到达使得套接口由无数据转为有数据可供读取之时才会有对应的提醒; - 而针对输出方向则是指每当传输窗口打开允许更多字节加入排队序列之际给予提示[^2]。 由于减少了不必要的重复唤醒次数,所以在大多数高性能服务器实现里更倾向于选用此选项来优化资源利用率以及响应速度等方面的表现。 ```c // 设置为边缘触发模式的例子 struct epoll_event event; event.events = EPOLLET | EPOLLIN; // 启用了边缘触发标志位加上所需监控的具体种类 event.data.fd = sockfd; if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) == -1) { perror("epoll_ctl: add with edge-triggered flag"); } ``` ### 应用场景的选择 选择哪种触发模式取决于具体的业务需求技术考量因素: - 如果追求简易性稳定性而不特别在意极致效能的情况下可以选择 **水平触发** 方式来进行开发。 - 当面对大量连接请求并且希望减少 CPU 内存占用率的同时提高整体吞吐量时则更适合采纳 **边缘触发** 的策略。
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