IO多路转接------epoll

最新推荐文章于 2025-01-15 17:08:15 发布

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#IO多路转接 #Epoll #Epoll原理

epoll是Linux系统中的一种高效IO多路转接机制，相较于select和poll，它在性能上有显著优势。epoll通过epoll_create、epoll_ctl和epoll_wait三个系统调用来实现IO事件的注册、管理和等待。epoll模型利用红黑树存储文件描述符和事件，使用回调机制在事件就绪时通知操作系统，并创建就绪队列以提高效率。epoll支持水平触发和边缘触发两种工作模式，边缘触发具有更高的性能，但需要配合非阻塞IO使用。epoll适用于高并发连接，特别是当连接数大且部分连接活跃时，但对连接数较少的情况效率较低。

epoll是实现IO多路转接的另一种方式。它与select，poll的作用相同，都是一次等待多个文件描述符。但是，它在接口的使用及原理上与前两者有很大的不同。它改进了select和poll的缺点，使IO操作效率更高。因此它被公认为LInux2.6下性能最好的IO多路转接就绪通知方法。

下面具体介绍epoll的相关概念。

epoll

与select，poll不同的是，epoll在使用上有三个相关的系统调用。

1. epoll_create

函数原型

#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);

该函数的功能是创建一个epoll模型，然后返回一个epoll句柄（相当于文件描述符）。

参数size的作用是告诉内核关心的文件描述符数目有多大。但是从Liunx2.6.8之后，size参数是被忽略的。所以，这里不进行讨论。

该函数在调用时，会创建一个struct eventpoll结构体。在该结构体中有两个成员比较重要：

除了创建上述结构体，还会创建一个回调机制。回调机制的作用是当内核中有数据来时（满足就绪条件时），通知操作系统，这样，操作系统就不用再遍历等待满足就绪条件的文件描述符。

总结一下，在该函数内部实现以下功能（这些结构如何使用，后续进行说明）：

（1）建立回调映射机制

（2）创建一棵空的红黑树；

（3）创建一个空的就绪队列；

2. 注册函数epoll_ctl

函数原型

#include <sys/epoll.h>
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

参数说明：

epfd：上述epoll模型的句柄

op：表示采取的操作，该变量的取值有如下几种：

EPOLL_CTL_ADD：将fd注册到epoll模型中

EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册到epoll模型的的事件类型

EPOLL_CTL_DEL：删除已经注册到epoll模型中的fd。

fd：对哪个文件描述符进行上述操作

event：表示监听的文件描述符fd上的相关事件信息。该结构体定义如下：

struct epoll_event {
               __uint32_t   events;      /* Epoll events */
               epoll_data_t data;        /* User data variable */
           };

第一个成员变量表示事件类型，该变量与poll中的events和revents的含义类似。取值都是一个宏，不同的宏表示不同的事件类型，常见的宏为：EPOLLIN（读事件），EPOLLOUT（写事件），EPOLLET（将EPOLL设置为边缘触发，具体使用后面再详细说明）。

第二个成员变量为一枚举类型变量，结构定义如下：

typedef union epoll_data {
               void        *ptr;
               int          fd;
               __uint32_t   u32;
               __uint64_t   u64;
           } epoll_data_t;

因为是枚举类型，所以每次在使用时都只能取其中的一个成员变量。fd表示关心的文件描述符，用于存放一个int类型的数据。后两个变量分别用于存放32和64位的数据，具体存放什么数据在实际使用的时候在具体讨论。ptr为一指针，可以接受任意类型的数据，如果关心的文件描述符上的事件除了需要存放fd外，还需要存放其他的变量，此时就可以使用该变量（具体使用后面说明）。

该函数用于注