epoll的工作原理是，你如果想進(jìn)行IO操作時，先向epoll查詢是否可讀或可寫，如果處于可讀或可寫狀態(tài)后，epoll會通過epoll_wait函數(shù)通知你，此時你再進(jìn)行進(jìn)一步的recv或send操作。epoll僅僅是一個異步事件的通知機(jī)制，其本身并不作任何的IO讀寫操作，它只負(fù)責(zé)告訴你是不是可以讀或可以寫了，而具體的讀寫操作，還要應(yīng)用層自己來作。epoll僅提供這種機(jī)制也是非常好的，它保持了事件通知與IO操作之間彼此的獨(dú)立性，使得epoll的使用更加靈活。epoll用到的所有函數(shù)都是在頭文件sys/epoll.h中聲明的，下面簡要說明所用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)：
所用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
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 */
};
結(jié)構(gòu)體epoll_event 被用于注冊所感興趣的事件和回傳所發(fā)生待處理的事件，epoll_data 聯(lián)合體用來保存觸發(fā)事件的某個文件描述符相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如一個client連接到服務(wù)器，服務(wù)器通過調(diào)用accept函數(shù)可以得到與這個client對應(yīng)的socket文件描述符，可以把這文件描述符賦給epoll_data的fd字段以便后面的讀寫操作在這個文件描述符上進(jìn)行a、*ptr: 通過指針ptr攜帶應(yīng)用層數(shù)據(jù), 當(dāng)事件的通知到來時，它不僅告訴你發(fā)生了什么樣的事件，還同時告訴這次事件所操作的數(shù)據(jù)是哪些epoll_event 結(jié)構(gòu)體的events字段是表示感興趣的事件和被觸發(fā)的事件可能的取值為：EPOLLIN ：表示對應(yīng)的文件描述符可以讀；
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：表示對應(yīng)的文件描述符有事件發(fā)生；所用到的函數(shù)：
1、epoll_create函數(shù)
函數(shù)聲明：int epoll_create(int size)
該函數(shù)生成一個epoll專用的文件描述符，其中的參數(shù)是指定生成描述符的最大范圍2、epoll_ctl函數(shù)
函數(shù)聲明：int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
該函數(shù)用于控制某個文件描述符上的事件，可以注冊事件，修改事件，刪除事件。
參數(shù)： epfd：由 epoll_create 生成的epoll專用的文件描述符；
op：要進(jìn)行的操作例如注冊事件，可能的取值EPOLL_CTL_ADD 注冊、EPOLL_CTL_MOD 修
改、EPOLL_CTL_DEL 刪除
fd：關(guān)聯(lián)的文件描述符；
event：指向epoll_event的指針；
如果調(diào)用成功返回0,不成功返回-1
3、epoll_wait函數(shù)函數(shù)聲明：int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,int maxevents,int timeout)
該函數(shù)用于輪詢I/O事件的發(fā)生；
參數(shù)：
epfd:由epoll_create 生成的epoll專用的文件描述符；
epoll_event:用于回傳代處理事件的數(shù)組；
maxevents:每次能處理的事件數(shù)；
timeout:等待I/O事件發(fā)生的超時值；
返回發(fā)生事件數(shù)。

?

?

在linux的網(wǎng)絡(luò)編程中，很長的時間都在使用select來做事件觸發(fā)。在linux新的內(nèi)核中，有了一種替換它的機(jī)制，就是epoll。
相比于select，epoll最大的好處在于它不會隨著監(jiān)聽fd數(shù)目的增長而降低效率。因?yàn)樵趦?nèi)核中的select實(shí)現(xiàn)中，它是采用輪詢來處理的，輪詢的fd數(shù)目越多，自然耗時越多。并且，在linux/posix_types.h頭文件有這樣的聲明：
#define __FD_SETSIZE??? 1024
表示select最多同時監(jiān)聽1024個fd，當(dāng)然，可以通過修改頭文件再重編譯內(nèi)核來擴(kuò)大這個數(shù)目，但這似乎并不治本。

epoll的接口非常簡單，一共就三個函數(shù)：
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(jìn)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，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：

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(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。


4、關(guān)于ET、LT兩種工作模式：
可以得出這樣的結(jié)論:
ET模式僅當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化的時候才獲得通知,這里所謂的狀態(tài)的變化并不包括緩沖區(qū)中還有未處理的數(shù)據(jù),也就是說,如果要采用ET模式,需要一直read/write直到出錯為止,很多人反映為什么采用ET模式只接收了一部分?jǐn)?shù)據(jù)就再也得不到通知了,大多因?yàn)檫@樣;而LT模式是只要有數(shù)據(jù)沒有處理就會一直通知下去的.


那么究竟如何來使用epoll呢？其實(shí)非常簡單。
通過在包含一個頭文件#include <sys/epoll.h> 以及幾個簡單的API將可以大大的提高你的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的支持人數(shù)。

首先通過create_epoll(int maxfds)來創(chuàng)建一個epoll的句柄，其中maxfds為你epoll所支持的最大句柄數(shù)。這個函數(shù)會返回一個新的epoll句柄，之后的所有操作將通過這個句柄來進(jìn)行操作。在用完之后，記得用close()來關(guān)閉這個創(chuàng)建出來的epoll句柄。

之后在你的網(wǎng)絡(luò)主循環(huán)里面，每一幀的調(diào)用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)來查詢所有的網(wǎng)絡(luò)接口，看哪一個可以讀，哪一個可以寫了。基本的語法為：
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
其中kdpfd為用epoll_create創(chuàng)建之后的句柄，events是一個epoll_event*的指針，當(dāng)epoll_wait這個函數(shù)操作成功之后，epoll_events里面將儲存所有的讀寫事件。max_events是當(dāng)前需要監(jiān)聽的所有socket句柄數(shù)。最后一個timeout是 epoll_wait的超時，為0的時候表示馬上返回，為-1的時候表示一直等下去，直到有事件范圍，為任意正整數(shù)的時候表示等這么長的時間，如果一直沒有事件，則范圍。一般如果網(wǎng)絡(luò)主循環(huán)是單獨(dú)的線程的話，可以用-1來等，這樣可以保證一些效率，如果是和主邏輯在同一個線程的話，則可以用0來保證主循環(huán)的效率。

epoll_wait范圍之后應(yīng)該是一個循環(huán)，遍利所有的事件。

幾乎所有的epoll程序都使用下面的框架：

??? for( ; ; )
??? {
??????? nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);
??????? for(i=0;i<nfds;++i)
??????? {
??????????? if(events[i].data.fd==listenfd) //有新的連接
??????????? {
??????????????? connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); //accept這個連接
??????????????? ev.data.fd=connfd;
??????????????? ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
??????????????? epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); //將新的fd添加到epoll的監(jiān)聽隊列中
??????????? }
??????????? else if( events[i].events&EPOLLIN ) //接收到數(shù)據(jù)，讀socket
??????????? {
??????????????? n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0??? //讀
??????????????? ev.data.ptr = md;???? //md為自定義類型，添加數(shù)據(jù)
??????????????? ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
??????????????? epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);//修改標(biāo)識符，等待下一個循環(huán)時發(fā)送數(shù)據(jù)，異步處理的精髓
??????????? }
??????????? else if(events[i].events&EPOLLOUT) //有數(shù)據(jù)待發(fā)送，寫socket
??????????? {
??????????????? struct myepoll_data* md = (myepoll_data*)events[i].data.ptr;??? //取數(shù)據(jù)
??????????????? sockfd = md->fd;
??????????????? send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 );??????? //發(fā)送數(shù)據(jù)
??????????????? ev.data.fd=sockfd;
??????????????? ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
??????????????? epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //修改標(biāo)識符，等待下一個循環(huán)時接收數(shù)據(jù)
??????????? }
??????????? else
??????????? {
??????????????? //其他的處理
??????????? }
??????? }
??? }



下面給出一個完整的服務(wù)器端例子：

#include <iostream> #include <sys/socket.h> #include <sys/epoll.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> using namespace std; #define MAXLINE 5 #define OPEN_MAX 100 #define LISTENQ 20 #define SERV_PORT 5000 #define INFTIM 1000 void setnonblocking(int sock) { ??? int opts; ??? opts=fcntl(sock,F_GETFL); ??? if(opts<0) ??? { ??????? perror("fcntl(sock,GETFL)"); ??????? exit(1); ??? } ??? opts = opts|O_NONBLOCK; ??? if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0) ??? { ??????? perror("fcntl(sock,SETFL,opts)"); ??????? exit(1); ??? } } int main(int argc, char* argv[]) { ??? int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds, portnumber; ??? ssize_t n; ??? char line[MAXLINE]; ??? socklen_t clilen; ??? if ( 2 == argc ) ??? { ??????? if( (portnumber = atoi(argv[1])) < 0 ) ??????? { ??????????? fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); ??????????? return 1; ??????? } ??? } ??? else ??? { ??????? fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); ??????? return 1; ??? } ??? //聲明epoll_event結(jié)構(gòu)體的變量,ev用于注冊事件,數(shù)組用于回傳要處理的事件 ??? struct epoll_event ev,events[20]; ??? //生成用于處理accept的epoll專用的文件描述符 ??? epfd=epoll_create(256); ??? struct sockaddr_in clientaddr; ??? struct sockaddr_in serveraddr; ??? listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); ??? //把socket設(shè)置為非阻塞方式 ??? //setnonblocking(listenfd); ??? //設(shè)置與要處理的事件相關(guān)的文件描述符 ??? ev.data.fd=listenfd; ??? //設(shè)置要處理的事件類型 ??? ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; ??? //ev.events=EPOLLIN; ??? //注冊epoll事件 ??? epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev); ??? bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); ??? serveraddr.sin_family = AF_INET; ??? char *local_addr="127.0.0.1"; ??? inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));//htons(portnumber); ??? serveraddr.sin_port=htons(portnumber); ??? bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); ??? listen(listenfd, LISTENQ); ??? maxi = 0; ??? for ( ; ; ) { ??????? //等待epoll事件的發(fā)生 ??????? nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500); ??????? //處理所發(fā)生的所有事件 ??????? for(i=0;i<nfds;++i) ??????? { ??????????? if(events[i].data.fd==listenfd)//如果新監(jiān)測到一個SOCKET用戶連接到了綁定的SOCKET端口，建立新的連接。 ??????????? { ??????????????? connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); ??????????????? if(connfd<0){ ??????????????????? perror("connfd<0"); ??????????????????? exit(1); ??????????????? } ??????????????? //setnonblocking(connfd); ??????????????? char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr); ??????????????? cout << "accapt a connection from " << str << endl; ??????????????? //設(shè)置用于讀操作的文件描述符 ??????????????? ev.data.fd=connfd; ??????????????? //設(shè)置用于注測的讀操作事件 ??????????????? ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; ??????????????? //ev.events=EPOLLIN; ??????????????? //注冊ev ??????????????? epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); ??????????? } ??????????? else if(events[i].events&EPOLLIN)//如果是已經(jīng)連接的用戶，并且收到數(shù)據(jù)，那么進(jìn)行讀入。 ??????????? { ??????????????? cout << "EPOLLIN" << endl; ??????????????? if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0) ??????????????????? continue; ??????????????? if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) { ??????????????????? if (errno == ECONNRESET) { ??????????????????????? close(sockfd); ??????????????????????? events[i].data.fd = -1; ??????????????????? } else ??????????????????????? std::cout<<"readline error"<<std::endl; ??????????????? } else if (n == 0) { ??????????????????? close(sockfd); ??????????????????? events[i].data.fd = -1; ??????????????? } ??????????????? line[n] = '/0'; ??????????????? cout << "read " << line << endl; ??????????????? //設(shè)置用于寫操作的文件描述符 ??????????????? ev.data.fd=sockfd; ??????????????? //設(shè)置用于注測的寫操作事件 ??????????????? ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET; ??????????????? //修改sockfd上要處理的事件為EPOLLOUT ??????????????? //epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); ??????????? } ??????????? else if(events[i].events&EPOLLOUT) // 如果有數(shù)據(jù)發(fā)送 ??????????? { ??????????????? sockfd = events[i].data.fd; ??????????????? write(sockfd, line, n); ??????????????? //設(shè)置用于讀操作的文件描述符 ??????????????? ev.data.fd=sockfd; ??????????????? //設(shè)置用于注測的讀操作事件 ??????????????? ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; ??????????????? //修改sockfd上要處理的事件為EPOLIN ??????????????? epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); ??????????? } ??????? } ??? } ??? return 0; }

客戶端直接連接到這個服務(wù)器就好了。。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的epoll使用详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。