epoll - I/O event notification facility

在linux的网络编程中，很长的时间都在使用select来做事件触发。在linux新的内核中，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。

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。

4、关于ET、LT两种工作模式：

可以得出这样的结论:

ET模式仅当状态发生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,大多因为这样;而LT模式是只要有数据没有处理就会一直通知下去的.

那么究竟如何来使用epoll呢？其实非常简单。

通过在包含一个头文件#include <sys/epoll.h> 以及几个简单的API将可以大大的提高你的网络服务器的支持人数。

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。

几乎所有的epoll程序都使用下面的框架：

1 for( ; ; ) 2     { 3         nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500); 4         for(i=0;i
     
      fd;24                 send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 );        //发送数据25                 ev.data.fd=sockfd;26                 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;27                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //修改标识符，等待下一个循环时接收数据28             }29             else30             {31                 //其他的处理32             }33         }34     }
     

下面给出一个完整的服务器端例子：

1 #include 
     
        2 #include 
      
         3 #include 
       
          4 #include 
        
           5 #include 
         
            6 #include 
          
            7 #include 
           
             8 #include 
            
              9 #include 
             
               10 11 using namespace std; 12 13 #define MAXLINE 5 14 #define OPEN_MAX 100 15 #define LISTENQ 20 16 #define SERV_PORT 5000 17 #define INFTIM 1000 18 19 void setnonblocking(int sock) 20 { 21 int opts; 22 opts=fcntl(sock,F_GETFL); 23 if(opts<0) 24 { 25 perror("fcntl(sock,GETFL)"); 26 exit(1); 27 } 28 opts = opts|O_NONBLOCK; 29 if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0) 30 { 31 perror("fcntl(sock,SETFL,opts)"); 32 exit(1); 33 } 34 } 35 36 int main(int argc, char* argv[]) 37 { 38 int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds, portnumber; 39 ssize_t n; 40 char line[MAXLINE]; 41 socklen_t clilen; 42 43 44 if ( 2 == argc ) 45 { 46 if( (portnumber = atoi(argv[1])) < 0 ) 47 { 48 fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); 49 return 1; 50 } 51 } 52 else 53 { 54 fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); 55 return 1; 56 } 57 58 59 60 //声明epoll_event结构体的变量,ev用于注册事件,数组用于回传要处理的事件 61 62 struct epoll_event ev,events[20]; 63 //生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符 64 65 epfd=epoll_create(256); 66 struct sockaddr_in clientaddr; 67 struct sockaddr_in serveraddr; 68 listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 69 //把socket设置为非阻塞方式 70 71 //setnonblocking(listenfd); 72 73 //设置与要处理的事件相关的文件描述符 74 75 ev.data.fd=listenfd; 76 //设置要处理的事件类型 77 78 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; 79 //ev.events=EPOLLIN; 80 81 //注册epoll事件 82 83 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev); 84 bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 85 serveraddr.sin_family = AF_INET; 86 char *local_addr="127.0.0.1"; 87 inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));//htons(portnumber); 88 89 serveraddr.sin_port=htons(portnumber); 90 bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 91 listen(listenfd, LISTENQ); 92 maxi = 0; 93 for ( ; ; ) { 94 //等待epoll事件的发生 95 96 nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500); 97 //处理所发生的所有事件 98 99 for(i=0;i
              
               < 0)130 continue;131 if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) {132 if (errno == ECONNRESET) {133 close(sockfd);134 events[i].data.fd = -1;135 } else136 std::cout<<"readline error"<
              
             
            
           
          
         
        
       
      
     

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