linux网络编程--select/poll/epoll 详解
生活随笔
收集整理的這篇文章主要介紹了
linux网络编程--select/poll/epoll 详解
小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.
目錄
參考鏈接
epoll函數(shù)
close
epoll event
EL/LT
ET Edge Trigger 邊沿觸發(fā)工作模式
LT Level Trigger 水平觸發(fā)工作模式
epoll 源碼解析
一道騰訊后臺(tái)開(kāi)發(fā)面試題
ET/LT 比較
epoll 優(yōu)點(diǎn)
epoll 源碼解讀
select()
select()簡(jiǎn)介
為什么需要select()?
select()函數(shù)
select 缺點(diǎn)
select() 文件描述符上限
poll()
fdarray
nfds
timeout
poll() 文件描述符上限
poll()/select()的區(qū)別
參考鏈接
epoll函數(shù)
注意： epoll不屬于任何namespace。
#include <sys/epoll.h>int epoll_create(int size); // return epollfd， 失敗return -1/* op: EPOLL_CTL_ADD EPOLL_CTL_MOD EPOLL_CTL_DEL 如果是delete的話(huà)， epoll_ctl的最后一個(gè)參數(shù)event可以是NULL */ int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); // 成功return0， 失敗return -1 int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout); // 成功return nready. 失敗return -1//epoll_event /* 其實(shí)這個(gè)epoll_data只是給用戶(hù)自行使用的，epoll不關(guān)心里面的內(nèi)容。 這個(gè)dta回隨著epoll_data 返回的epoll_event一并返回 */ 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 */ };close
其實(shí)在外面關(guān)閉一個(gè)fd之后，就可以不用再在epoll list里面刪除了，但是為了安全起見(jiàn)，還是用EPOLL_CTL_DEL刪掉吧。詳情可以看 epoll(7) man page FAQ。
epoll event
EL/LT
有關(guān)ET/LT 阻塞/非阻塞的操作，網(wǎng)絡(luò)上基本都是錯(cuò)的，只要你安排的好，既可以用阻塞，也可以用非阻塞。(linux man page上也讓你用阻塞)
ET Edge Trigger 邊沿觸發(fā)工作模式
LT Level Trigger 水平觸發(fā)工作模式
epoll 源碼解析
https://blog.csdn.net/wangyin159/article/details/48895287
epoll_wait
- 缺省的工作模式
一道騰訊后臺(tái)開(kāi)發(fā)面試題
Q:使用Linux?epoll模型，水平（LT）觸發(fā)模式，當(dāng)socket可寫(xiě)時(shí)，會(huì)不停的觸發(fā)socket可寫(xiě)的事件，如何處理？
- 需要向socket寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候才把socket加入epoll，等待可寫(xiě)事件。接受到可寫(xiě)事件后，調(diào)用write或者send發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)所有數(shù)據(jù)都寫(xiě)完后，把socket移出epoll(用EPOLLONESHOT也行)。
- 這種方式的缺點(diǎn)是，即使發(fā)送很少的數(shù)據(jù)，也要把socket加入epoll，寫(xiě)完后在移出epoll，有一定操作代價(jià)。
- 開(kāi)始不把socket加入epoll，需要向socket寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候，直接調(diào)用write或者send發(fā)送數(shù)據(jù)。如果返回EAGAIN(緩沖區(qū)滿(mǎn)了，后面還需要繼續(xù)發(fā))，把socket加入epoll，在epoll的驅(qū)動(dòng)下寫(xiě)數(shù)據(jù)，全部數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，再移出epoll。
- 這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)不多的時(shí)候可以避免epoll的事件處理，提高效率。
ET/LT 比較
epoll 優(yōu)點(diǎn)
對(duì)應(yīng)select()的缺點(diǎn)， epoll都有解決的方法
- 使用epoll_ctl()函數(shù)，只有在注冊(cè)、修改、刪除的時(shí)候才會(huì)對(duì)內(nèi)核進(jìn)行操作。
- epoll的解決方案不像select或poll一樣每次都把current輪流加入fd對(duì)應(yīng)的設(shè)備等待隊(duì)列中，而只在epoll_ctl時(shí)把current掛一遍（這一遍必不可少）并為每個(gè)fd指定一個(gè)回調(diào)函數(shù)，當(dāng)設(shè)備就緒，喚醒等待隊(duì)列上的等待者時(shí)，就會(huì)調(diào)用這個(gè)回調(diào)函數(shù)，而這個(gè)回調(diào)函數(shù)會(huì)把就緒的fd加入一個(gè)就緒鏈表）。epoll_wait的工作實(shí)際上就是在這個(gè)就緒鏈表中查看有沒(méi)有就緒的fd（利用schedule_timeout()實(shí)現(xiàn)睡一會(huì)，判斷一會(huì)的效果，和select實(shí)現(xiàn)中的第7步是類(lèi)似的）
- epoll沒(méi)有這個(gè)限制，它所支持的FD上限是最大可以打開(kāi)文件的數(shù)目，這個(gè)數(shù)字一般遠(yuǎn)大于2048,舉個(gè)例子,我的1GB內(nèi)存阿里云ECS是999999，具體數(shù)目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般來(lái)說(shuō)這個(gè)數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大。
poll每次返回整個(gè)文件描述符數(shù)組， 用戶(hù)需要遍歷數(shù)組已找到哪些文件描述符上有IO事件。 而epoll_wait(2)返回的是活動(dòng)fd的列表，需要遍歷的數(shù)組通常會(huì)小很多，在并發(fā)連接數(shù)較大而活動(dòng)連接比例不高時(shí)，epoll(4)比epoll(2)更高效。
epoll 源碼解讀
當(dāng)某一進(jìn)程調(diào)用epoll_create方法時(shí)，Linux內(nèi)核會(huì)創(chuàng)建一個(gè)eventpoll結(jié)構(gòu)體，這個(gè)結(jié)構(gòu)體中有兩個(gè)成員與epoll的使用方式密切相關(guān)。eventpoll結(jié)構(gòu)體如下所示：
struct eventpoll{..../*紅黑樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)，這顆樹(shù)中存儲(chǔ)著所有添加到epoll中的需要監(jiān)控的事件*/struct rb_root rbr;/*雙鏈表中則存放著將要通過(guò)epoll_wait返回給用戶(hù)的滿(mǎn)足條件的事件*/struct list_head rdlist;....};每一個(gè)epoll對(duì)象都有一個(gè)獨(dú)立的eventpoll結(jié)構(gòu)體，用于存放通過(guò)epoll_ctl方法向epoll對(duì)象中添加進(jìn)來(lái)的事件。這些事件都會(huì)掛載在紅黑樹(shù)中，如此，重復(fù)添加的事件就可以通過(guò)紅黑樹(shù)而高效的識(shí)別出來(lái)(紅黑樹(shù)的插入時(shí)間效率是lgn，其中n為樹(shù)的高度)。
而所有添加到epoll中的事件都會(huì)與設(shè)備(網(wǎng)卡)驅(qū)動(dòng)程序建立回調(diào)關(guān)系，也就是說(shuō)，當(dāng)相應(yīng)的事件發(fā)生時(shí)會(huì)調(diào)用這個(gè)回調(diào)方法。這個(gè)回調(diào)方法在內(nèi)核中叫ep_poll_callback,它會(huì)將發(fā)生的事件添加到rdlist雙鏈表中。
struct epitem{struct rb_node rbn;//紅黑樹(shù)節(jié)點(diǎn)struct list_head rdllink;//雙向鏈表節(jié)點(diǎn)struct epoll_filefd ffd; //事件句柄信息struct eventpoll *ep; //指向其所屬的eventpoll對(duì)象struct epoll_event event; //期待發(fā)生的事件類(lèi)型}當(dāng)調(diào)用epoll_wait檢查是否有事件發(fā)生時(shí)，只需要檢查eventpoll對(duì)象中的rdlist雙鏈表中是否有epitem元素即可。如果rdlist不為空，則把發(fā)生的事件復(fù)制到用戶(hù)態(tài)，同時(shí)將事件數(shù)量返回給用戶(hù)。
select()
select()簡(jiǎn)介
為什么需要select()?
select()函數(shù)
#include <sys/select.h> #include <sys/time.h>int select(int maxfdp1,fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);返回： 若有描述符就緒，則返回就緒描述符的數(shù)量，若超時(shí)則為0， 若出錯(cuò)則為1
1. timeout-->timeval
struct timeval {long tv_sec; // secondslog tv_usec; // microseconds }- 用于指定timeout的秒數(shù)和微秒數(shù)
- 如果輸入為0，那么select函數(shù)會(huì)一直等下去一直到某個(gè)描述符準(zhǔn)備好
- 如果輸入這個(gè)參數(shù)，那么最長(zhǎng)等待時(shí)間就確定了
- 如果輸入這個(gè)結(jié)構(gòu)，但是其中的兩個(gè)值為0，那么就不等待-->輪詢(xún)機(jī)制
延伸 gettimeofday()
- 用gettimeofday() 可以獲得微秒(us)級(jí)別的時(shí)間。
- 會(huì)把目前的時(shí)間tv所指的結(jié)構(gòu)返回，當(dāng)?shù)貢r(shí)區(qū)的信息則放到tz所指的結(jié)構(gòu)中。
- 1970年1月1日到現(xiàn)在的時(shí)間
- 調(diào)用兩次gettimeofday（）, 前后做減法，從而達(dá)到計(jì)算時(shí)間的目的。
2. readset, writeset, exceptset
#include <sys/select.h>struct fd_set myset; //四個(gè)相關(guān)的宏函數(shù)void FD_ZERO(fd_set *fdset); // clean all bits at fdset void FD_SET(int fd, fd_set *fdset); // turn on the bit for fd in fdset void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); // turn on the bit for fd in fdset void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); //is the bit for fd on in fdset? 如果set了，返回13. maxfdp1
例子
select\strcliselect01.c
void str_cli(FILE *fp, int sockfd) {int maxfdp1;fd_set rset;char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];FD_ZERO(&rset);for ( ; ; ) {FD_SET(fileno(fp), &rset);FD_SET(sockfd, &rset);maxfdp1 = max(fileno(fp), sockfd) + 1;Select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL);if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) { /* socket is readable */if (Readline(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0)err_quit("str_cli: server terminated prematurely");Fputs(recvline, stdout);}if (FD_ISSET(fileno(fp), &rset)) { /* input is readable */if (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) == NULL)return; /* all done */Writen(sockfd, sendline, strlen(sendline));}} }select 缺點(diǎn)
select() 文件描述符上限
這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵其實(shí)要先理解select關(guān)于文件描述符上限的原因
soft limit可以修改，但是不能超過(guò)hard limit
ulimit -Hn //結(jié)果65535poll()
#include <poll.h> #include <limits.h> /* for OPEN_MAX */ // 描述了poll的最大數(shù)量int poll(struct pollfd *fdarray, unsigned long nfds, int timeout);返回： 若有描述符就緒，則返回就緒描述符的數(shù)量，若超時(shí)則為0， 若出錯(cuò)則為1
fdarray
指向一個(gè)數(shù)組結(jié)構(gòu)第一個(gè)元素的指針，沒(méi)一個(gè)元素都是一個(gè)pollfd結(jié)構(gòu)，使用這個(gè)結(jié)構(gòu)，避免了select中使用一個(gè)參數(shù)既表示我們關(guān)心的值，又表示結(jié)果。
struct pollfd {int fd; // 描述符short events; // 我們關(guān)心的狀態(tài)short revents; // 返回的結(jié)果 }nfds
第一個(gè)參數(shù)中的數(shù)組元素的個(gè)數(shù)
timeout
| INFTIM | 永遠(yuǎn)等待 |
| 0 | 立即返回，不阻塞進(jìn)程 |
| >?0 | 等待指定的毫秒數(shù) |
poll() 文件描述符上限
poll雖然不像select一樣受到select() 中FD_SETSIZE 的限制，但是仍然受到ulimit中設(shè)定的一個(gè)進(jìn)程所能打開(kāi)的最大文件描述符的限制
ulimit -n //結(jié)果65535poll()/select()的區(qū)別
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的linux网络编程--select/poll/epoll 详解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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