epoll的水平触发LT以及边沿触发ET的原理及使用及优缺点

epoll的水平触发LT以及边沿触发ET的原理及使用及优缺点

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在IO多路复用的几种方法中，select和poll只支持水平触发，而epoll支持水平触发和边缘触发两种形式，因此在并发网络编程中该如何选择哪种触发方式呢？（epoll的原理不清楚的可以看一下这篇文章link）

水平触发和边缘触发的不同会影响epoll的事件通过epoll_wait函数的响应。

水平触发（LT）：只要缓冲区有数据，epoll_wait就会一直被触发，直到缓冲区为空；（有数据会连续触发）

边沿触发（ET）:只有所监听的事件状态改变或者有事件发生时，epoll_wait才会被触发；（有数据只触发一次）

水平触发和边沿触发怎么使用呢？

LT和ET的代码案例：

首先介绍下epoll涉及的函数

int epoll_create(int size);//创建一个监听红黑树，并且返回红黑树的根节点  失败：-1，设置errno
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event);//对该监听红黑树所做的操作
//总共三个操作可选
//EPOLL_CTL_ADD 添加fd到监听红黑树
//EPOLL_CTL_MOD 修改fd在监听红黑树上的监听事件
//EPOLL_CTL_DEL 将一个fd从监听红黑树上取下（取消监听）
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents, int timeout)//监听文件描述符

水平触发LT

int epollfd = epoll_create( 5 );//创建epoll对象，epollfd是保存文件描述符的红黑树根节点
  epoll_event event;
    event.data.fd = fd;
    event.events = EPOLLIN | EPOLLLT;//添加EPOLLLT事件
    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);//通过epoll_ctl函数添加监听的fd

边沿触发ET

int epollfd = epoll_create( 5 );//创建epoll对象，epollfd是保存文件描述符的红黑树根节点
  epoll_event event;
    event.data.fd = fd;
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;//添加EPOLLET事件
    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);//通过epoll_ctl函数添加监听的fd

使用水平触发LT或边沿触发ET的结果及处理

开始说了，不同的触发方式会影响epoll_wait函数，那该怎么处理呢？

水平触发LT

//LT
int number = epoll_wait( epollfd, events, MAX_EVENT_NUMBER, -1 );//通过epoll_wait监听到epoll事件响应，events中会保存响应的事件队列
sockfd = events[i].data.fd;//从事件队列中取出对应的文件描述符fd
n = recv(sockfd , buff, MAXLNE, 0);//通过recv将sockfd缓冲区的数据接收进buff中

水平触发写到上面就可以实现接收数据了，当buff中接收满了时，如果sockfd中假如还有数据没传完，不用担心。水平触发LT会继续触发EPOLLIN事件，epoll_wait函数会再次响应该事件，再来继续接收数据。这就是水平触发（有数据会连续触发）的意思。

边沿触发ET

//ET
int number = epoll_wait( epollfd, events, MAX_EVENT_NUMBER, -1 );//通过epoll_wait监听到epoll事件响应，events中会保存响应的事件队列
sockfd = events[i].data.fd;//从事件队列中取出对应的文件描述符fd
m_read_idx = 0;//记录一次读数据后的位置索引
while(true) {//
   // 从buff + m_read_idx索引出开始保存数据
    n = recv(sockfd , buff + m_read_idx, MAXLNE, 0 );//通过recv将sockfd缓冲区的数据接收进buff中
    if (n == -1) {
        if( errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK ) {
            // 没有数据
            break;
        } 
    } else if (n == 0) {   // 对方关闭连接
    //close(sockfd);
    break;
    }
    m_read_idx += n;
}

可以看出边沿触发ET和水平触发在读取数据时有点不同。

因为边沿触发ET（有数据只触发一次），所以假如一次recv系统调用无法将sockfd的数据全部读完的话，水平触发不会再触发EPOLLIN事件，epoll_wait函数也不会u对这一个sockfd做出响应。所以当使用ET做触发模式时，我们通常使用while()循环来将sockfd的数据全部读出来。上面程序通过m_read_idx索引记录每次读完后的位置也是常用的方法。

水平触发和边沿触发的优缺点

水平触发LT：

优点：程序简单，会完整地读取所有数据。

缺点：重复地事件触发会影响高并发服务器地性能，因为epoll监控事件涉及到系统调用，需要用户态-内核态的转换。LT消耗了大量的系统资源，影响服务器性能；

边沿触发ET：

优点：每次epoll_wait只用触发一次，通过程序逻辑实现读取缓冲区的所有数据，工作效率高，大大提升了服务器性能；

缺点（没归纳出来，随便写一个）：不能保证数据的完整。（这个可以通过上面提到的程序逻辑实现完整地读取数据）

边沿触发没什么缺点？那是不是用epoll就用ET边沿触发就好了？

我的理解是， YES。在日常用epoll实现并发处理，可以优先使用“边沿触发（EPOLLET）+非阻塞IO”模式。

在高并发服务器中边沿触发(ET) 的效率更高

因为边沿触发只在数据到来的一刻才触发，很多时候服务器在接受大量数据时会先接受数据头部(水平触发在此触发第一次，边沿触发第一次)。

接着服务器通过解析头部决定要不要接这个数据。此时，如果不接受数据，水平触发需要手动清除（水平触发当有数据时，会一直触发，直到没有数据可读），而边沿触发可以将清除工作交给一个定时的清除程序去做（只触发一次，不需要的数据可以不读），自己立刻返回。

但是如果sockfd中发送的数据较小，我一次recv就能全部读完，这样LT也不会重复触发epoll事件，和边沿触发的性能差不多，那我们为什么不用更简单的水平触发呢，当然可以使用。那其实就可以理解水平触发和边沿触发是有一个分界点，就是看sockfd的数据是小数据还是大数据。recv的BUFFER_LENGTH如果一次能接收完recv buffer中的数据，就是小数据，一次接收不完就是大数据。小数据就用水平触发，大数据就用边沿触发

但但但但是LT还在一种场景有使用，就是Nginx服务器中listenfd是用的水平触发 。（网络服务器中一般涉及两类sockfd,一种是用于监听是否有连接请求的socket，一种是用于传输数据的socket(上面讲的sockfd都是用于传输数据的)）

有一些解释是listenfd用水平触发，如果多个client同时连接进来，listenfd里面积攒多个连接的话，accept一次只处理一个连接，防止漏掉连接，选择水平触发。