epoll的水平触发（LT）和边缘触发模式（ET）详解

概述：

本文介绍epoll的水平触发和边缘触发模式的具体工作原理，以及处理多线程下的线程安全问题

假定读者了解epoll以及其系统调用epoll_create, epoll_ctl, epoll_wait的基本使用

struct epoll_event ev;//声明一个事件，一个事件由事件类型（可读？可写？触发模式？）和数据（data.fd指定这个事件所从属的目标文件描述符）组成
ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;//位运算注册事件类型： EPOLLIN(可读),EPOLLOUT（可写）， EPOLLET（ET模式）， EPOLLLT （LT模式） 

LT（水平触发）

LT是默认的工作模式，对于采用LT的文件描述符，在水平触发模式下，如果某个文件描述符上有数据可读，内核会持续通知应用程序，直到应用程序处理完数据或者缓冲区不再有数据可读为止。当调用epoll_wait检测到其上有事件发生并通知应用程序时，应用程序可以不立即处理完毕该事件。这样，当程序下一次调用epoll_wait时，epoll_wait还会向应用程序通知此事件，直到事件被处理完毕

应用场景：解析http报文，分次解析http报文

ET（边缘触发）

ET比LT效率高，对于使用ET模式的文件描述符，在边缘触发模式下，只有在文件描述符状态变化（对于EPOLLIN事件，只有在状态从未就绪变化为就绪，才叫做变化）发生时才会触发事件，所以调用epoll_wait检测到其上有事件发生，并通知应用程序，应用程序必须立即处理完毕该事件，否则会造成数据丢失，因为后续的epoll_wait调用不再重复向应用程序通知此事件

应用场景：读取大型文件，用while循环一次全部读取完毕

 while (1) {
                char buffer[10] = {0};
                int count = recv(events[i].data.fd, buffer, 10, 0);
 
                if (count < 0) {//读取完毕或当前没有数据可读或者出错
 
                    if( (errno == EAGAIN) || (errno == EWOULDBLOCK)) {//读取完毕
                    printf("recv finished\n");
                    break;
                    }
                    //recv出错
                    close(events[i].data.fd);//关闭事件的套接字
                    break;
                } 
                else if (count == 0) {//对方断开连接
 
                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, events[i].data.fd, &ev);//移除该事件
                    close(events[i].data.fd);//关闭事件的套接字
                    break;
                }
                else {//接收到数据
 
                    printf("recv from clientfd: %d, count: %d, data: %s", events[i].data.fd, count, buffer);
                }
 
}

此外，使用ET模式的文件描述符应该是非阻塞的，否则会阻塞在epoll_wait（）;

总的来说，

在水平触发模式下，应用程序需要持续处理就绪的文件描述符，直到文件描述符上不再有数据可读为止。相比之下，在边缘触发模式下，应用程序只会在状态变化时收到通知，而不会持续收到通知直到处理完数据。

重点来了：

考虑一种情况：在ET模式下，一个文件描述符上有数据可读（EPOLLIN触发），线程开始处理数据，而在处理过程中又有新数据加入。当旧数据开始处理时，文件描述符仍然保持在就绪状态。但当有新的数据写入时，文件描述符会从就绪状态变为未就绪状态，然后再次变为就绪状态，触发一次新的 EPOLLIN 事件。这样可以确保即使在旧数据处理过程中有新的数据写入，应用程序也能及时地得到通知，并读取新的数据。在单线程上，此时只要程序循环读取数据就不会造成新数据的丢失，而对于多线程就需要特殊处理（详见下EPOLLONESHOT）

在 LT 模式下，新数据的写入不会改变文件描述符的状态码。如果文件描述符上有数据可读，它的状态码会一直保持就绪状态，直到所有的数据都被读取完毕才会变为未就绪。即使在读取数据的过程中有新的数据写入，文件描述符的状态码仍然会保持就绪状态，不会因为新数据的写入而改变

EPOLLONESHOT

即使使用了ET模式，一个socket上的事件还是可能被触发多次。

例如：当一个线程处理一个socket时有新数据写入，此时另外一个线程被唤醒读取这些数据，于是出现了两个线程同时操作一个socket的情况。EPOLLONESHOT解决了多个线程同时操作一个socket的问题，对于注册了EPOLLONESHOT的事件，操作系统最多触发其上注册的一个可读可写异常事件，且只触发一次。这样，一个线程在操作这个socket时，其他线程不可能有机会操作该socket。但反过来思考，注册了EPOLLONESHOT事件的socket，一旦被某个线程处理完毕，要及时修改为EPOLLIN或其他事件，以确保下次这个socket可读时，其事件能够被触发，进而让其他线程有机会继续处理