1、基本知識

　　epoll是在2.6內(nèi)核中提出的，是之前的select和poll的增強版本。相對于select和poll來說，epoll更加靈活，沒有描述符限制。epoll使用一個文件描述符管理多個描述符，將用戶關(guān)系的文件描述符的事件存放到內(nèi)核的一個事件表中，這樣在用戶空間和內(nèi)核空間的copy只需一次。

2、epoll接口

　　epoll操作過程需要三個接口，分別如下：

#include <sys/epoll.h> int epoll_create(int size); int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

（1）?int epoll_create(int size);
　　創(chuàng)建一個epoll的句柄，size用來告訴內(nèi)核這個監(jiān)聽的數(shù)目一共有多大。這個參數(shù)不同于select()中的第一個參數(shù)，給出最大監(jiān)聽的fd+1的值。需要注意的是，當(dāng)創(chuàng)建好epoll句柄后，它就是會占用一個fd值，在linux下如果查看/proc/進程id/fd/，是能夠看到這個fd的，所以在使用完epoll后，必須調(diào)用close()關(guān)閉，否則可能導(dǎo)致fd被耗盡。

（2）int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
　　epoll的事件注冊函數(shù)，它不同與select()是在監(jiān)聽事件時告訴內(nèi)核要監(jiān)聽什么類型的事件epoll的事件注冊函數(shù)，它不同與select()是在監(jiān)聽事件時告訴內(nèi)核要監(jiān)聽什么類型的事件，而是在這里先注冊要監(jiān)聽的事件類型。第一個參數(shù)是epoll_create()的返回值，第二個參數(shù)表示動作，用三個宏來表示：
EPOLL_CTL_ADD：注冊新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經(jīng)注冊的fd的監(jiān)聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個fd；
第三個參數(shù)是需要監(jiān)聽的fd，第四個參數(shù)是告訴內(nèi)核需要監(jiān)聽什么事，struct epoll_event結(jié)構(gòu)如下：

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(yīng)的文件描述符可以讀（包括對端SOCKET正常關(guān)閉）；
EPOLLOUT：表示對應(yīng)的文件描述符可以寫；
EPOLLPRI：表示對應(yīng)的文件描述符有緊急的數(shù)據(jù)可讀（這里應(yīng)該表示有帶外數(shù)據(jù)到來）；
EPOLLERR：表示對應(yīng)的文件描述符發(fā)生錯誤；
EPOLLHUP：表示對應(yīng)的文件描述符被掛斷；
EPOLLET： 將EPOLL設(shè)為邊緣觸發(fā)(Edge Triggered)模式，這是相對于水平觸發(fā)(Level Triggered)來說的。
EPOLLONESHOT：只監(jiān)聽一次事件，當(dāng)監(jiān)聽完這次事件之后，如果還需要繼續(xù)監(jiān)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(chǎn)生，類似于select()調(diào)用。參數(shù)events用來從內(nèi)核得到事件的集合，maxevents告之內(nèi)核這個events有多大，這個maxevents的值不能大于創(chuàng)建epoll_create()時的size，參數(shù)timeout是超時時間（毫秒，0會立即返回，-1將不確定，也有說法說是永久阻塞）。該函數(shù)返回需要處理的事件數(shù)目，如返回0表示已超時。

3、工作模式

　　epoll對文件描述符的操作有兩種模式：LT（level trigger）和ET（edge trigger）。LT模式是默認模式，LT模式與ET模式的區(qū)別如下：

　　LT模式：當(dāng)epoll_wait檢測到描述符事件發(fā)生并將此事件通知應(yīng)用程序，應(yīng)用程序可以不立即處理該事件。下次調(diào)用epoll_wait時，會再次響應(yīng)應(yīng)用程序并通知此事件。

　　ET模式：當(dāng)epoll_wait檢測到描述符事件發(fā)生并將此事件通知應(yīng)用程序，應(yīng)用程序必須立即處理該事件。如果不處理，下次調(diào)用epoll_wait時，不會再次響應(yīng)應(yīng)用程序并通知此事件。

　　ET模式在很大程度上減少了epoll事件被重復(fù)觸發(fā)的次數(shù)，因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的時候，必須使用非阻塞套接口，以避免由于一個文件句柄的阻塞讀/阻塞寫操作把處理多個文件描述符的任務(wù)餓死。

4、測試程序

　　編寫一個服務(wù)器回射程序echo，練習(xí)epoll過程。

服務(wù)器代碼如下所示：

1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <string.h> 4 #include <errno.h> 5 6 #include <netinet/in.h> 7 #include <sys/socket.h> 8 #include <arpa/inet.h> 9 #include <sys/epoll.h> 10 #include <unistd.h> 11 #include <sys/types.h> 12 13 #define IPADDRESS "127.0.0.1" 14 #define PORT 8787 15 #define MAXSIZE 1024 16 #define LISTENQ 5 17 #define FDSIZE 1000 18 #define EPOLLEVENTS 100 19 20 //函數(shù)聲明 21 //創(chuàng)建套接字并進行綁定 22 static int socket_bind(const char* ip,int port); 23 //IO多路復(fù)用epoll 24 static void do_epoll(int listenfd); 25 //事件處理函數(shù) 26 static void 27 handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int listenfd,char *buf); 28 //處理接收到的連接 29 static void handle_accpet(int epollfd,int listenfd); 30 //讀處理 31 static void do_read(int epollfd,int fd,char *buf); 32 //寫處理 33 static void do_write(int epollfd,int fd,char *buf); 34 //添加事件 35 static void add_event(int epollfd,int fd,int state); 36 //修改事件 37 static void modify_event(int epollfd,int fd,int state); 38 //刪除事件 39 static void delete_event(int epollfd,int fd,int state); 40 41 int main(int argc,char *argv[]) 42 { 43 int listenfd; 44 listenfd = socket_bind(IPADDRESS,PORT); 45 listen(listenfd,LISTENQ); 46 do_epoll(listenfd); 47 return 0; 48 } 49 50 static int socket_bind(const char* ip,int port) 51 { 52 int listenfd; 53 struct sockaddr_in servaddr; 54 listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); 55 if (listenfd == -1) 56 { 57 perror("socket error:"); 58 exit(1); 59 } 60 bzero(&servaddr,sizeof(servaddr)); 61 servaddr.sin_family = AF_INET; 62 inet_pton(AF_INET,ip,&servaddr.sin_addr); 63 servaddr.sin_port = htons(port); 64 if (bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1) 65 { 66 perror("bind error: "); 67 exit(1); 68 } 69 return listenfd; 70 } 71 72 static void do_epoll(int listenfd) 73 { 74 int epollfd; 75 struct epoll_event events[EPOLLEVENTS]; 76 int ret; 77 char buf[MAXSIZE]; 78 memset(buf,0,MAXSIZE); 79 //創(chuàng)建一個描述符 80 epollfd = epoll_create(FDSIZE); 81 //添加監(jiān)聽描述符事件 82 add_event(epollfd,listenfd,EPOLLIN); 83 for ( ; ; ) 84 { 85 //獲取已經(jīng)準(zhǔn)備好的描述符事件 86 ret = epoll_wait(epollfd,events,EPOLLEVENTS,-1); 87 handle_events(epollfd,events,ret,listenfd,buf); 88 } 89 close(epollfd); 90 } 91 92 static void 93 handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int listenfd,char *buf) 94 { 95 int i; 96 int fd; 97 //進行選好遍歷 98 for (i = 0;i < num;i++) 99 { 100 fd = events[i].data.fd; 101 //根據(jù)描述符的類型和事件類型進行處理 102 if ((fd == listenfd) &&(events[i].events & EPOLLIN)) 103 handle_accpet(epollfd,listenfd); 104 else if (events[i].events & EPOLLIN) 105 do_read(epollfd,fd,buf); 106 else if (events[i].events & EPOLLOUT) 107 do_write(epollfd,fd,buf); 108 } 109 } 110 static void handle_accpet(int epollfd,int listenfd) 111 { 112 int clifd; 113 struct sockaddr_in cliaddr; 114 socklen_t cliaddrlen; 115 clifd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&cliaddrlen); 116 if (clifd == -1) 117 perror("accpet error:"); 118 else 119 { 120 printf("accept a new client: %s:%d\n",inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port); 121 //添加一個客戶描述符和事件 122 add_event(epollfd,clifd,EPOLLIN); 123 } 124 } 125 126 static void do_read(int epollfd,int fd,char *buf) 127 { 128 int nread; 129 nread = read(fd,buf,MAXSIZE); 130 if (nread == -1) 131 { 132 perror("read error:"); 133 close(fd); 134 delete_event(epollfd,fd,EPOLLIN); 135 } 136 else if (nread == 0) 137 { 138 fprintf(stderr,"client close.\n"); 139 close(fd); 140 delete_event(epollfd,fd,EPOLLIN); 141 } 142 else 143 { 144 printf("read message is : %s",buf); 145 //修改描述符對應(yīng)的事件，由讀改為寫 146 modify_event(epollfd,fd,EPOLLOUT); 147 } 148 } 149 150 static void do_write(int epollfd,int fd,char *buf) 151 { 152 int nwrite; 153 nwrite = write(fd,buf,strlen(buf)); 154 if (nwrite == -1) 155 { 156 perror("write error:"); 157 close(fd); 158 delete_event(epollfd,fd,EPOLLOUT); 159 } 160 else 161 modify_event(epollfd,fd,EPOLLIN); 162 memset(buf,0,MAXSIZE); 163 } 164 165 static void add_event(int epollfd,int fd,int state) 166 { 167 struct epoll_event ev; 168 ev.events = state; 169 ev.data.fd = fd; 170 epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&ev); 171 } 172 173 static void delete_event(int epollfd,int fd,int state) 174 { 175 struct epoll_event ev; 176 ev.events = state; 177 ev.data.fd = fd; 178 epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,&ev); 179 } 180 181 static void modify_event(int epollfd,int fd,int state) 182 { 183 struct epoll_event ev; 184 ev.events = state; 185 ev.data.fd = fd; 186 epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&ev); 187 }

客戶端也用epoll實現(xiàn)，控制STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、和sockfd三個描述符，程序如下所示：

1 #include <netinet/in.h> 2 #include <sys/socket.h> 3 #include <stdio.h> 4 #include <string.h> 5 #include <stdlib.h> 6 #include <sys/epoll.h> 7 #include <time.h> 8 #include <unistd.h> 9 #include <sys/types.h> 10 #include <arpa/inet.h> 11 12 #define MAXSIZE 1024 13 #define IPADDRESS "127.0.0.1" 14 #define SERV_PORT 8787 15 #define FDSIZE 1024 16 #define EPOLLEVENTS 20 17 18 static void handle_connection(int sockfd); 19 static void 20 handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int sockfd,char *buf); 21 static void do_read(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf); 22 static void do_read(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf); 23 static void do_write(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf); 24 static void add_event(int epollfd,int fd,int state); 25 static void delete_event(int epollfd,int fd,int state); 26 static void modify_event(int epollfd,int fd,int state); 27 28 int main(int argc,char *argv[]) 29 { 30 int sockfd; 31 struct sockaddr_in servaddr; 32 sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); 33 bzero(&servaddr,sizeof(servaddr)); 34 servaddr.sin_family = AF_INET; 35 servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); 36 inet_pton(AF_INET,IPADDRESS,&servaddr.sin_addr); 37 connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)); 38 //處理連接 39 handle_connection(sockfd); 40 close(sockfd); 41 return 0; 42 } 43 44 45 static void handle_connection(int sockfd) 46 { 47 int epollfd; 48 struct epoll_event events[EPOLLEVENTS]; 49 char buf[MAXSIZE]; 50 int ret; 51 epollfd = epoll_create(FDSIZE); 52 add_event(epollfd,STDIN_FILENO,EPOLLIN); 53 for ( ; ; ) 54 { 55 ret = epoll_wait(epollfd,events,EPOLLEVENTS,-1); 56 handle_events(epollfd,events,ret,sockfd,buf); 57 } 58 close(epollfd); 59 } 60 61 static void 62 handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int sockfd,char *buf) 63 { 64 int fd; 65 int i; 66 for (i = 0;i < num;i++) 67 { 68 fd = events[i].data.fd; 69 if (events[i].events & EPOLLIN) 70 do_read(epollfd,fd,sockfd,buf); 71 else if (events[i].events & EPOLLOUT) 72 do_write(epollfd,fd,sockfd,buf); 73 } 74 } 75 76 static void do_read(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf) 77 { 78 int nread; 79 nread = read(fd,buf,MAXSIZE); 80 if (nread == -1) 81 { 82 perror("read error:"); 83 close(fd); 84 } 85 else if (nread == 0) 86 { 87 fprintf(stderr,"server close.\n"); 88 close(fd); 89 } 90 else 91 { 92 if (fd == STDIN_FILENO) 93 add_event(epollfd,sockfd,EPOLLOUT); 94 else 95 { 96 delete_event(epollfd,sockfd,EPOLLIN); 97 add_event(epollfd,STDOUT_FILENO,EPOLLOUT); 98 } 99 } 100 } 101 102 static void do_write(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf) 103 { 104 int nwrite; 105 nwrite = write(fd,buf,strlen(buf)); 106 if (nwrite == -1) 107 { 108 perror("write error:"); 109 close(fd); 110 } 111 else 112 { 113 if (fd == STDOUT_FILENO) 114 delete_event(epollfd,fd,EPOLLOUT); 115 else 116 modify_event(epollfd,fd,EPOLLIN); 117 } 118 memset(buf,0,MAXSIZE); 119 } 120 121 static void add_event(int epollfd,int fd,int state) 122 { 123 struct epoll_event ev; 124 ev.events = state; 125 ev.data.fd = fd; 126 epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&ev); 127 } 128 129 static void delete_event(int epollfd,int fd,int state) 130 { 131 struct epoll_event ev; 132 ev.events = state; 133 ev.data.fd = fd; 134 epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,&ev); 135 } 136 137 static void modify_event(int epollfd,int fd,int state) 138 { 139 struct epoll_event ev; 140 ev.events = state; 141 ev.data.fd = fd; 142 epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&ev); 143 }

5、測試結(jié)果

參考資料：

http://www.cnblogs.com/OnlyXP/archive/2007/08/10/851222.html

http://www.cnblogs.com/lexus/archive/2011/11/19/2254798.html

https://banu.com/blog/2/how-to-use-epoll-a-complete-example-in-c/

冷靜思考，勇敢面對，把握未來！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的IO多路复用之epoll总结的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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