epoll模型实例

最新推荐文章于 2025-02-16 14:48:18 发布

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select/epoll的特点

select的特点：select 选择句柄的时候，是遍历所有句柄，也就是说句柄有事件响应时，select需要遍历所有句柄才能获取到哪些句柄有事件通知，因此效率是非常低。但是如果连接很少的情况下， select和epoll的LT触发模式相比，性能上差别不大。
这里要多说一句，select支持的句柄数是有限制的，同时只支持1024个，这个是句柄集合限制的，如果超过这个限制，很可能导致溢出，而且非常不容易发现问题， TAF就出现过这个问题，调试了n天，才发现：）当然可以通过修改linux的socket内核调整这个参数。
epoll的特点：epoll对于句柄事件的选择不是遍历的，是事件响应的，就是句柄上事件来就马上选择出来，不需要遍历整个句柄链表，因此效率非常高，内核将句柄用红黑树保存的。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数目越多，自然耗时越多。并且，在linux/posix_types.h头文件有这样的声明：
#define __FD_SETSIZE 1024
表示select最多同时监听1024个fd，当然，可以通过修改头文件再重编译内核来扩大这个数目，但这似乎并不治本。

对于epoll而言还有ET和LT的区别，LT表示水平触发，ET表示边缘触发，两者在性能以及代码实现上差别也是非常大的。

epoll的LT和ET的区别

LT：水平触发，效率会低于ET触发，尤其在大并发，大流量的情况下。但是LT对代码编写要求比较低，不容易出现问题。LT模式服务编写上的表现是：只要有数据没有被获取，内核就不断通知你，因此不用担心事件丢失的情况。
ET：边缘触发，效率非常高，在并发，大流量的情况下，会比LT少很多epoll的系统调用，因此效率高。但是对编程要求高，需要细致的处理每个请求，否则容易发生丢失事件的情况。

epoll相关ＡＰＩ

epoll的接口非常简单，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有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下如果查看/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的事件注册函数，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，而是在这里先注册要监听的事件类型。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 epoll_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以读（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（这里应该表示有带外数据到来）；
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(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，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，类似于select()调用。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，也有说法说是永久阻塞）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。

示例代码

epoll服务器

#include <sys/epoll.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */  
#include <sys/socket.h>  
#include <string.h>  
#include <stdio.h>  
#include <unistd.h>  
#include <fcntl.h>  
  
#include <errno.h>  
#include <stdlib.h>  
typedef struct sockaddr_in sockaddr_in ;  
typedef struct sockaddr     sockaddr ;  
  
//#define SER_PORT    8080  
  
int nonblock(int fd){  
    int opt ;  
    opt = fcntl(fd,F_GETFL);  
    opt |= O_NONBLOCK ;  
    return fcntl(fd,F_SETFL,opt);  
}  
  
int main(int argc,char**argv){  
    sockaddr_in srv, cli ;  
    int listen_fd ,con_fd ;  
    socklen_t  len;  
    int res ,nsize,ws;  
    char buf[255];  
  
    int epfd,ers;  
    struct epoll_event evn,events[50];  
    int i;  
  
    bzero(&srv,sizeof(srv));  
    bzero(&cli,sizeof(cli));  

#ifdef SER_PORT
    srv.sin_port= SER_PORT ;  
#else
	if(argc>1 && argv[1]!=NULL){
		srv.sin_port= atoi(argv[1]) ;  
	}else{
		printf("you forget server's port\n");
		return 0;
	}
#endif
 
    srv.sin_family = AF_INET ;  
    listen_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  
  
    int yes = 1;  
    setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&yes,sizeof(int));  
  
    if(bind(listen_fd,(sockaddr*)&srv,sizeof(sockaddr))<0)  {  
        perror("bind");  
        exit(0);  
    }  
    listen(listen_fd,100);  
    nonblock(listen_fd);  
    epfd = epoll_create(200);  
    evn.events = EPOLLIN|EPOLLET ;  
    evn.data.fd = listen_fd;   
    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listen_fd,&evn);  
    static int count ;  
    while(1){  
        ers = epoll_wait(epfd,events,100,5000);  
        if(ers<0 ){  
            perror("epoll_wait:");exit(0);  
        }else if(ers==0){  
            printf("time out:%d\n",count++);  
            continue ;  
        }  
        for(i=0;i<ers;i++){  
            if(events[i].data.fd == listen_fd){  
                con_fd = accept(listen_fd,(sockaddr*)&cli ,&len);  
                nonblock(con_fd);  
                printf("connect from:%s\n",inet_ntoa(cli.sin_addr));  
                evn.data.fd = con_fd;  
                evn.events = EPOLLIN | EPOLLET ;  
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,con_fd,&evn);  
  
            }else if(events[i].events & EPOLLIN){     
                  
                nsize = 0;  
                while((res=read(events[i].data.fd,buf+nsize,sizeof(buf)-1))>0){  
                    nsize+= res;  
                }  
                if(res==0){  
                    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,events[i].data.fd,NULL);     
                    printf("a client over\n");  
                    close(con_fd);  
                    continue ;  
                }else if(res<0 && errno!=EAGAIN){  
                    perror("read");  
                    continue ;  
                }  
                buf[nsize]=0;  
                evn.data.fd = events[i].data.fd;  
                evn.events=EPOLLOUT|EPOLLET ;  
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,events[i].data.fd,&evn);                 
                  
            }else if(events[i].events & EPOLLOUT){  
                nsize = strlen(buf);  
                ws = 0;  
                while(nsize>0){  
                     ws=write(events[i].data.fd,buf,nsize);  
                    nsize-=ws;  
                }  
                evn.data.fd = events[i].data.fd;  
                evn.events=EPOLLIN|EPOLLET ;  
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,events[i].data.fd,&evn);     
            }else{  
                printf("others\n");  
                  
            }             
        }  
  
    }  
  
    close(listen_fd);  
      
    return 0;  
}

客户端测试代码：

#include <sys/epoll.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */  
#include <sys/socket.h>  
#include <strings.h>  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
typedef struct sockaddr_in sockaddr_in ;  
typedef struct sockaddr     sockaddr ;  
  
//#define SER_PORT    8080  
//#define IP_ADDR     "10.33.28.230"  
  
int main(int argc,char**argv){  
    sockaddr_in srv, cli ;  
    int listen_fd ,con_fd ;  
    socklen_t  len;  
    int res,ws ;  
    char buf[255];  

  
    bzero(&srv,sizeof(srv));  
    bzero(&cli,sizeof(cli));  

    srv.sin_family = AF_INET ;  
#ifdef IP_ADDR
    inet_pton(AF_INET,IP_ADDR,&srv.sin_addr);  
#else
    if(argc>1&&argv[1]!=NULL){
		inet_pton(AF_INET,argv[1],&srv.sin_addr);  
    }else{
		printf("you forget server's ip\n");
		return 0;
	}
#endif

#ifdef SER_PORT
    srv.sin_port= SER_PORT ;  
#else
	if(argc>2 && argv[2]!=NULL){
		srv.sin_port= atoi(argv[2]) ;  
	}else{
		printf("you forget server's port\n");
		return 0;
	}
#endif


    listen_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  
    if(connect(listen_fd,(sockaddr*)&srv,sizeof(sockaddr))<0){  
        perror("connect");  
        exit(0);  
    }  
    while(1){  
        res = read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf)-1);  
        ws = write(listen_fd,buf,res);  
        res = read(listen_fd,buf,sizeof(buf)-1);  
        ws = write(STDOUT_FILENO,buf,res);  
    }  
  
    close(listen_fd);  
      
    return 0;  
}

参考：

http://www.kuqin.com/linux/20120912/330528.htm
http://blog.sina.com.cn/s/blog_81c2545a01018m78.html

http://blog.youkuaiyun.com/ljx0305/article/details/4065058