epoll监听文件_epoll使用详解
epoll介紹
epoll的行為與poll(2)相似，監視多個有IO事件的文件描述符。epoll除了提供select/poll那種IO事件的水平觸發(Level Triggered)外，還提供了邊緣觸發(Edge Triggered)，這就使得用戶空間程序有可能緩存IO狀態，減少epoll_wait/epoll_pwait的調用，提高應用程序效率。
epoll_create(2) 創建一個新的epoll實例，并返回一個引用該實例的文件描述符
epoll_ctl(2) 創建epoll實例后，注冊對感興趣的文件描述符。當前注冊在epoll實例上的文件描述符集被稱為epoll集合。
epoll_wait(2) 等待I/O事件，如果當前沒有事件可用，則阻塞調用線程。
水平觸發和邊沿觸發
epoll事件分布接口既可以表現為邊緣觸發(ET)，也可以表現為水平觸發(LT)。這兩種機制的區別
可以這樣描述。假設有這種情況發生:
表示管道(rfd)的讀側的文件描述符在epoll實例上注冊。
管道寫入器在管道的寫入端寫入2 kB的數據。
調用epoll_wait(2)將返回rfd作為就緒文件描述符。
管道讀取器從rfd讀取1kb的數據。
epoll_wait(2)調用完成。
如果使用邊緣觸發標志將rfd文件描述符注冊到epoll接口，那么第五步的epoll_wait(2)的調用可能會掛起，盡管文件輸入緩沖區仍然有1kb數據可讀；同時，遠程對等端可能正在期望基于它已發送的數據的應答。這樣做的原因是，只有在被監視文件描述符上發生更改時，邊緣觸發模式才交付事件。因此，在步驟5中，調用者可能會以等待那些仍在輸入緩沖區中的數據的狀態下結束。
在上面的例子中，將生成rfd上的一個事件，因為在2中完成了寫入，而在3中使用了該事件。由于在4中完成的讀操作不會消耗整個緩沖區數據，所以在步驟5中完成的對epoll_wait(2)的調用可能會無限期阻塞。
使用EPOLLET標志的應用程序應該使用非阻塞文件描述符，以避免在處理多個文件描述符時出現有阻塞的讀寫饑餓任務。建議使用epoll作為邊沿觸發(EPOLLET)接口的方式如下:
i、 具有非阻塞文件描述符
ii、只有在read(2)或write(2)返回EAGAIN后才等待事件。
相反，當EPOLLET作為水平觸發接口使用時(默認情況下，沒有指定EPOLLET)， epoll只是一個更快的poll(2)，并且可以在使用后者的任何地方使用，因為它具有相同的語義。
Epoll的優點：
1、支持一個進程打開大數目的socket描述符(FD)
select能打開的文件描述符有一定的限制，FD_SETSIZE設置，默認值是2048，有兩種解決方法，1、修改它的值，然后重新編譯內核。2、使用多進程加入要并發20w個客戶，那么就要開100進程；epoll則沒有這個限制，它所支持的FD上限是最大可以打開文件的數目，這個數字一般遠大于2048,舉個例子,在1GB內存的機器上大約是2萬左右，具體數目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般來說這個數目和系統內存關系很大。
2、IO效率不隨FD數目增加而線性下降
select/poll采用輪詢的方式掃描文件描述符，文件描述符數量越多，性能越差；內核 / 用戶空間內存拷貝問題，select/poll需要復制大量的句柄數據結構，產生巨大的開銷；select/poll返回的是含有整個句柄的數組，應用程序需要遍歷整個數組才能發現哪些句柄發生了事件，導致效率呈現線性下降。但是epoll不存在這個問題，它只會對"活躍"的socket進行操作---這是因為在內核實現中epoll是根據每個fd上面的callback函數實現的。
3、支持邊緣觸發模式
select/poll的觸發方式是水平觸發，應用程序如果沒有完成對一個已經就緒的文件描述符進行IO操作，那么之后每次select/poll調用還是會將這些文件描述符通知進程。
4、使用mmap加速內核與用戶空間的消息傳遞。
select/poll和epoll都需要內核把FD消息通知給用戶空間，如何避免不必要的內存拷貝很重要，在這點上，select/poll需要復制整個FD數組，產生巨大的開銷；而epoll是通過內核于用戶空間mmap同一塊內存實現的。
epoll的系統調用
epoll_create
int epoll_create(int size);
int epoll_create1(int flags);
創建一個epoll的句柄。自從linux2.6.8之后，size參數是被忽略的，更推薦使用epoll_crete1(0)來替代，flags可以設置EPOLL_CLOEXEC標志
epoll_ctl
#include
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
該系統調用對文件描述符epfd引用的epoll(7)實例執行控制操作。它請求對目標文件描述符fd執行操作op。
epfd : epoll_create創建的文件描述符.
op ：參數的有效參數為:
EPOLL_CTL_ADD
在文件描述符epfd引用的epoll實例上注冊目標文件描述符fd。
EPOLL_CTL_MOD
修改已注冊描述符fd關聯的事件。
EPOLL_CTL_DEL
從epfd引用的epoll實例中刪除(取消注冊)目標文件描述符fd。該事件將被忽略，并且可以是NULL
fd ：待監聽的fd
epoll_event : 描述鏈接到文件描述符fd的對象，它的定義如下
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成員是由以下可用事件類型的零個或多個組合在一起組成的位掩碼：
EPOLLIN ：關聯的文件描述符可以讀(包括對端SOCKET正常關閉)；
EPOLLOUT：關聯的文件描述符可以寫；
EPOLLPRI：關聯的文件描述符有緊急的數據可讀(這里應該表示有帶外數據到來)；
EPOLLERR：關聯的文件描述符發生錯誤；
EPOLLHUP：關聯的文件描述符被掛斷；
EPOLLRDHUP：流套接字對等關閉連接，或半關閉寫。(當使用邊緣觸發監視時，此標記對于編寫簡單代碼檢測對等端是否關閉特別有用。2.6.17引入)
EPOLLET： 將EPOLL設為邊緣觸發(Edge Triggered)模式，這是相對于水平觸發(Level Triggered)來說的。
EPOLLONESHOT：只監聽一次事件，當監聽完這次事件之后，如果還需要繼續監聽這個fd的話，需要再次把這個fd加入到EPOLL隊列里
它們在內核頭文件里的定義如下：
33
34 enum EPOLL_EVENTS
35 {
36 EPOLLIN = 0x001,
37 #define EPOLLIN EPOLLIN
38 EPOLLPRI = 0x002,
39 #define EPOLLPRI EPOLLPRI
40 EPOLLOUT = 0x004,
41 #define EPOLLOUT EPOLLOUT
42 EPOLLRDNORM = 0x040,
43 #define EPOLLRDNORM EPOLLRDNORM
44 EPOLLRDBAND = 0x080,
45 #define EPOLLRDBAND EPOLLRDBAND
46 EPOLLWRNORM = 0x100,
47 #define EPOLLWRNORM EPOLLWRNORM
48 EPOLLWRBAND = 0x200,
49 #define EPOLLWRBAND EPOLLWRBAND
50 EPOLLMSG = 0x400,
51 #define EPOLLMSG EPOLLMSG
52 EPOLLERR = 0x008,
53 #define EPOLLERR EPOLLERR
54 EPOLLHUP = 0x010,
55 #define EPOLLHUP EPOLLHUP
56 EPOLLRDHUP = 0x2000,
57 #define EPOLLRDHUP EPOLLRDHUP
58 EPOLLEXCLUSIVE = 1u << 28,
59 #define EPOLLEXCLUSIVE EPOLLEXCLUSIVE
60 EPOLLWAKEUP = 1u << 29,
61 #define EPOLLWAKEUP EPOLLWAKEUP
62 EPOLLONESHOT = 1u << 30,
63 #define EPOLLONESHOT EPOLLONESHOT
64 EPOLLET = 1u << 31
65 #define EPOLLET EPOLLET
66 };
67
68
69 /* Valid opcodes ( "op" parameter ) to issue to epoll_ctl(). */
70 #define EPOLL_CTL_ADD 1 /* Add a file descriptor to the interface. */
71 #define EPOLL_CTL_DEL 2 /* Remove a file descriptor from the interface. */
72 #define EPOLL_CTL_MOD 3 /* Change file descriptor epoll_event structure. */
epoll_wait
#include
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout);
int epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout,
const sigset_t *sigmask);
等待在epoll監控的事件中已經發生的事件。
epfd : epoll_create() 的返回值.
events : 分配好的epoll_event結構體數組，epoll將會把發生的事件賦值到events數組中(events不可以是空指針，內核只負責把數據復制到這個events數組中，不會去幫助我們在用戶態中分配內存)
maxevents : maxevents告知內核這個events有多大，這個 maxevents的值大于0(否則Error ：Invalid argument)
timeout : 超時時間(毫秒，0會立即返回，-1將不確定，也有說法說是永久阻塞)。如果函數調用成功，返回對應I/O上已準備好的文件描述符數目，如返回0表示已超時，它會阻塞直到
一個文件描述符有事件發生;
信號處理器中斷;
超時;
epoll示例程序
此程序簡單測試一下三個API，注冊標準輸出的描述符到epoll，監視標準輸出的讀事件，觸發后回顯一遍，quit退出程序.
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
typedef std::vector PollFdList;
int main(int argc ,char **argv)
{
int fd;
char buf[1024];
int i,res,real_read, maxfd;
if((fd=open("/dev/stdin",O_RDONLY|O_NONBLOCK)) < 0)
{
fprintf(stderr,"open data1 error:%s",strerror(errno));
return 1;
}
PollFdList m_pollfds;
int epfd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);
struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN | EPOLLPRI;
ev.data.fd = fd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);
m_pollfds.resize(1024);
while(1)
{
int ret = epoll_wait(epfd, m_pollfds.data(), m_pollfds.size(), 5000);
if (ret < 0)
{
printf("ePoll error : %s\n",strerror(errno));
return 1;
}
if(ret == 0){
printf("ePoll timeout\n");
continue;
}
for (i = 0; i< 1; i++)
{
if (m_pollfds[i].events & EPOLLIN)
{
memset(buf, 0, 1024);
real_read = read(m_pollfds[i].data.fd, buf, 1024);
if (real_read < 0)
{
if (errno != EAGAIN)
{
printf("read eror : %s\n",strerror(errno));
continue;
}
}
else if (!real_read)
{
close(m_pollfds[i].data.fd);
m_pollfds[i].events = 0;
}
else
{
if (i == 0)
{
buf[real_read] = '\0';
printf("%s", buf);
if ((buf[0] == 'q') || (buf[0] == 'Q'))
{
printf("quit\n");
return 1;
}
}
else
{
buf[real_read] = '\0';
printf("%s", buf);
}
}
}
}
}
exit(0);
}
./test
hello
hello
hello epoll
hello epoll
ePoll timeout
quit
quit
quit
總結
以上是生活随笔為你收集整理的epoll监听文件_epoll使用详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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