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学习使用epoll

發布時間：2024/1/17 编程问答 23 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了学习使用epoll 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

epoll是Linux下多路復用IO接口select/poll的增強版本，它能顯著減少程序在大量并發連接中只有少量活躍的情況下的系統CPU利用率。

一、epoll的優點

支持一個進程打開大數目的socket描述符。

IO效率不隨FD數目增加而線性下降。

二、epoll的使用

epoll有2種工作方式：LT和ET。?　　

LT（level?triggered，水平觸發）是缺省的工作方式，并且同時支持block和no-block?socket.在這種做法中，

內核告訴你一個文件描述符是否就緒了，然后你可以對這個就緒的fd進行IO操作。如果你不作任操作，

內核還是會繼續通知你的，所以，這種模式編程出錯誤可能性要小一點。傳統的select/poll都是這種模型

的代表。?　　

ET?（edge-triggered，邊緣觸發）是高速工作方式，只支持no-block?socket。在這種模式下，當描述符從未

就緒變為就緒時，內核通過epoll告訴你。然后它會假設你知道文件描述符已經就緒，并且不會再為那個文

件描述符發送更多的就緒通知，直到你做了某些操作導致那個文件描述符不再為就緒狀態了（比如，你在

發送，接收或者接收請求，或者發送接收的數據少于一定量時導致了一個EWOULDBLOCK?錯誤）。但是

請注意，如果一直不對這個fd作IO操作（從而導致它再次變成未就緒），內核不會發送更多的通知

（only?once）。

epoll相關的系統調用有3個：epoll_create,?epoll_ctl和epoll_wait。在頭文件<sys/epoll.h>

1.?int?epoll_create(int?size);

創建一個epoll句柄，即圖中的epfd, 用來監聽事件,?size用來告訴內核這個監聽的數目一共有多大。

這個參數不同于select()中的第一個參數，給出最大監聽的fd+1的值。需要注意的是，當創建好epoll句柄后，它就是會占用一個fd值，所以在使用完epoll后，必須調用close()關閉，否則可能導致fd被耗盡。

2.?int?epoll_ctl(int?epfd,?int?op,?int?fd,?struct?epoll_event?*event);

參數op是操作類型, 使用這個方法完成3種操作:　

EPOLL_CTL_ADD：注冊新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經注冊的fd的監聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個fd；

(1) 注冊新事件

C代碼 ?

struct?epoll_event?ev; ??

ev.data.fd?=?fd; ??

ev.events?=?EPOLLIN; ??

epoll_cntl(epfd,?EPOOL_CTL_ADD,?fd,?&ev);??

struct epoll_event ev; ev.data.fd = fd; ev.events = EPOLLIN; epoll_cntl(epfd, EPOOL_CTL_ADD, fd, &ev);?

(2) 修改監聽事件

C代碼 ?

struct?epoll_event?*a_event?=?get_a_event()? ??

struct?epoll_event?ev; ??

ev.data.fd?=?a_event->data.fd; ??

ev.events?=?a_event->events?|?EPOLLOUT; ??

epoll_cntl(epfd,?EPOOL_CTL_MOD,?a_event->data.fd,?&ev);??

struct epoll_event *a_event = get_a_event() struct epoll_event ev; ev.data.fd = a_event->data.fd; ev.events = a_event->events | EPOLLOUT; epoll_cntl(epfd, EPOOL_CTL_MOD, a_event->data.fd, &ev);?

(3) 刪除事件

C代碼 ?

struct?epoll_event?*a_event?=?get_a_event()? ??

struct?epoll_event?ev; ??

ev.data.fd?=?a_event->data.fd; ??

epoll_cntl(epfd,?EPOOL_CTL_DEL,?a_event->data.fd,?&ev);??

struct epoll_event *a_event = get_a_event() struct epoll_event ev; ev.data.fd = a_event->data.fd; epoll_cntl(epfd, EPOOL_CTL_DEL, a_event->data.fd, &ev);?

3種操作都使用了一個ev變量, 這個變量用來關聯fd和它的監聽事件, 是臨時的,?可以反復使用.

ev是一個struct epoll_event結構體, 結構如下：

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可以是以下幾個宏的集合：
EPOLLIN?：表示對應的文件描述符可以讀（包括對端SOCKET正常關閉）；
EPOLLOUT：表示對應的文件描述符可以寫；
EPOLLPRI：表示對應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：表示對應的文件描述符發生錯誤；
EPOLLHUP：表示對應的文件描述符被掛斷；
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。

注意多個socket可以設置不同的觸發模式
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socket的話，需要再次把這個socket加入到EPOLL隊列里

3.?int?epoll_wait(int?epfd,?struct?epoll_event?*?events,?int?maxevents,?int?timeout);

等待事件的產生, 把產生的事件存放到events數組里, 如圖中所示, 調用epoll_wait后,?

fd 1和 fd 3和fd k產生了事件, 把它們分別存放到events[0], events[1], events[2]
參數epfd：epoll_create()函數返回的epoll句柄。

參數events：struct?epoll_event結構指針，用來從內核得到事件的集合。

參數?maxevents：告訴內核這個events有多大

參數?timeout:?等待時的超時時間，以毫秒為單位。

返回值：成功時，返回需要處理的事件數目。調用失敗時，返回0，表示等待超時。

三 epoll實例 -- 模擬HTTP服務器?

C代碼 ?

#include?<sys/socket.h> ??

#include?<sys/wait.h> ??

#include?<netinet/in.h> ??

#include?<netinet/tcp.h> ??

#include?<sys/epoll.h> ??

#include?<sys/sendfile.h> ??

#include?<sys/stat.h> ??

#include?<unistd.h> ??

#include?<stdio.h> ??

#include?<stdlib.h> ??

#include?<string.h> ??

#include?<strings.h> ??

#include?<fcntl.h> ??

#include?<errno.h>? ??

#define?MAX_EVENTS?10 ??

#define?PORT?8080 ??

//設置socket連接為非阻塞模式 ??

void?setnonblocking(int?sockfd)?{ ??

????int?opts; ??

????opts?=?fcntl(sockfd,?F_GETFL); ??

????if(opts?<?0)?{ ??

????????perror("fcntl(F_GETFL)\n"); ??

????????exit(1); ??

????} ??

????opts?=?(opts?|?O_NONBLOCK); ??

????if(fcntl(sockfd,?F_SETFL,?opts)?<?0)?{ ??

????????perror("fcntl(F_SETFL)\n"); ??

????????exit(1); ??

????} ??

} ??

int?main(){ ??

????struct?epoll_event?ev,?events[MAX_EVENTS]; ??

????int?addrlen,?listenfd,?conn_sock,?nfds,?epfd,?fd,?i,?nread,?n; ??

????struct?sockaddr_in?local,?remote; ??

????char?buf[BUFSIZ]; ??

????//創建listen?socket ??

????if(?(listenfd?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?0))?<?0)?{ ??

????????perror("sockfd\n"); ??

????????exit(1); ??

????} ??

????bzero(&local,?sizeof(local)); ??

????local.sin_family?=?AF_INET; ??

????local.sin_addr.s_addr?=?htonl(INADDR_ANY);; ??

????local.sin_port?=?htons(PORT); ??

????if(?bind(listenfd,?(struct?sockaddr?*)?&local,?sizeof(local))?<?0)?{ ??

????????perror("bind\n"); ??

????????exit(1); ??

????} ??

????listen(listenfd,?20); ??

????epfd?=?epoll_create(MAX_EVENTS); ??

????if?(epfd?==?-1)?{ ??

????????perror("epoll_create"); ??

????????exit(EXIT_FAILURE); ??

????} ??

????ev.events?=?EPOLLIN; ??

????ev.data.fd?=?listenfd; ??

????if?(epoll_ctl(epfd,?EPOLL_CTL_ADD,?listenfd,?&ev)?==?-1)?{ ??

????????perror("epoll_ctl:?listen_sock"); ??

????????exit(EXIT_FAILURE); ??

????} ??

????for?(;;)?{ ??

????????nfds?=?epoll_wait(epfd,?events,?MAX_EVENTS,?-1); ??

????????if?(nfds?==?-1)?{ ??

????????????perror("epoll_pwait"); ??

????????????exit(EXIT_FAILURE); ??

????????} ??

????????for?(i?=?0;?i?<?nfds;?++i)?{ ??

????????????fd?=?events[i].data.fd; ??

????????????if?(fd?==?listenfd)?{ ??

????????????????conn_sock?=?accept(listenfd, ??

????????????????????????(struct?sockaddr?*)?&remote,?&addrlen); ??

????????????????if?(conn_sock?==?-1)?{ ??

????????????????????perror("accept"); ??

????????????????????exit(EXIT_FAILURE); ??

????????????????} ??

????????????????setnonblocking(conn_sock); ??

????????????????ev.events?=?EPOLLIN?|?EPOLLET; ??

????????????????ev.data.fd?=?conn_sock; ??

????????????????if?(epoll_ctl(epfd,?EPOLL_CTL_ADD,?conn_sock, ??

????????????????????????????&ev)?==?-1)?{ ??

????????????????????perror("epoll_ctl:?add"); ??

????????????????????exit(EXIT_FAILURE); ??

????????????????} ??

????????????????continue; ??

????????????}?? ??

????????????if?(events[i].events?&?EPOLLIN)?{ ??

????????????????n?=?0; ??

????????????????while?((nread?=?read(fd,?buf?+?n,?BUFSIZ-1))?>?0)?{ ??

????????????????????n?+=?nread; ??

????????????????} ??

????????????????buf[n]?=?'\0'; ??

????????????????ev.data.fd?=?fd; ??

????????????????ev.events?=?events[i].events?|?EPOLLOUT; ??

????????????????if?(epoll_ctl(epfd,?EPOLL_CTL_MOD,?fd,?&ev)?==?-1)?{ ??

????????????????????perror("epoll_ctl:?mod"); ??

????????????????} ??

????????????} ??

????????????if?(events[i].events?&?EPOLLOUT)?{ ??

????????????????sprintf(buf,?"HTTP/1.1?200?OK\r\nContent-Length:?%d\r\n\r\nHello?World",?11); ??

????????????????n?=?strlen(buf); ??

????????????????if?(write(fd,?buf,?n)?<?n)?{ ??

????????????????????perror("write"); ??

????????????????} ??

????????????????close(fd); ??

????????????} ??

????????} ??

????} ??

????return?0; ??

}??

#include <sys/socket.h> #include <sys/wait.h> #include <netinet/in.h> #include <netinet/tcp.h> #include <sys/epoll.h> #include <sys/sendfile.h> #include <sys/stat.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <strings.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #define MAX_EVENTS 10 #define PORT 8080 //設置socket連接為非阻塞模式 void setnonblocking(int sockfd) { int opts; opts = fcntl(sockfd, F_GETFL); if(opts < 0) { perror("fcntl(F_GETFL)\n"); exit(1); } opts = (opts | O_NONBLOCK); if(fcntl(sockfd, F_SETFL, opts) < 0) { perror("fcntl(F_SETFL)\n"); exit(1); } } int main(){ struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS]; int addrlen, listenfd, conn_sock, nfds, epfd, fd, i, nread, n; struct sockaddr_in local, remote; char buf[BUFSIZ]; //創建listen socket if( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) { perror("sockfd\n"); exit(1); } bzero(&local, sizeof(local)); local.sin_family = AF_INET; local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);; local.sin_port = htons(PORT); if( bind(listenfd, (struct sockaddr *) &local, sizeof(local)) < 0) { perror("bind\n"); exit(1); } listen(listenfd, 20); epfd = epoll_create(MAX_EVENTS); if (epfd == -1) { perror("epoll_create"); exit(EXIT_FAILURE); } ev.events = EPOLLIN; ev.data.fd = listenfd; if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev) == -1) { perror("epoll_ctl: listen_sock"); exit(EXIT_FAILURE); } for (;;) { nfds = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENTS, -1); if (nfds == -1) { perror("epoll_pwait"); exit(EXIT_FAILURE); } for (i = 0; i < nfds; ++i) { fd = events[i].data.fd; if (fd == listenfd) { conn_sock = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &remote, &addrlen); if (conn_sock == -1) { perror("accept"); exit(EXIT_FAILURE); } setnonblocking(conn_sock); ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; ev.data.fd = conn_sock; if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_sock, &ev) == -1) { perror("epoll_ctl: add"); exit(EXIT_FAILURE); } continue; } if (events[i].events & EPOLLIN) { n = 0; while ((nread = read(fd, buf + n, BUFSIZ-1)) > 0) { n += nread; } buf[n] = '\0'; ev.data.fd = fd; ev.events = events[i].events | EPOLLOUT; if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev) == -1) { perror("epoll_ctl: mod"); } } if (events[i].events & EPOLLOUT) { sprintf(buf, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Length: %d\r\n\r\nHello World", 11); n = strlen(buf); if (write(fd, buf, n) < n) { perror("write"); } close(fd); } } } return 0; }?

轉載于:https://www.cnblogs.com/armlinux/archive/2011/11/26/2396774.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的学习使用epoll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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