Server Develop (六) Linux epoll总结

简介:

epoll是Kernel 2.6后新加入的事件机制,在高并发条件下,远优于select。epoll最大的好处在于它不会随着监听fd数目的增长而降低效率。因为在内核中的select实现中,它是采用轮询来处理的,轮询的fd数目越多,自然耗时越多。并且,在linux/posix_types.h头文件有这样的声明: 

#define __FD_SETSIZE    1024 //select最多同时监听1024个fd

  当然,可以通过修改头文件再重编译内核来扩大这个数目,但这似乎并不治本。

  所以在Nginx中采用了epoll来实现其高并发特性。 

工作方式

  LT(level triggered):水平触发,缺省方式,同时支持block和no-block socket,在这种做法中,内核告诉我们一个文件描述符是否被就绪了,如果就绪了,你就可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作,内核还是会继续通知你的,所以,这种模式编程出错的可能性较小。传统的select\poll都是这种模型的代表。

  ET(edge-triggered):边沿触发,高速工作方式,只支持no-block socket。在这种模式下,当描述符从未就绪变为就绪状态时,内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪,并且不会再为那个描述符发送更多的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如:你在发送、接受或者接受请求,或者发送接受的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK错误)。但是请注意,如果一直不对这个fs做IO操作(从而导致它再次变成未就绪状态),内核不会发送更多的通知。

  区别:LT事件不会丢弃,而是只要读buffer里面有数据可以让用户读取,则不断的通知你。而ET则只在事件发生之时通知。

主要的数据结构

   epoll_event的结构如下:

复制代码
typedef union epoll_data {
        void *ptr;
         int fd;
         __uint32_t u32;
         __uint64_t u64;
} epoll_data_t;//保存触发事件的某个文件描述符相关的数据

struct epoll_event {
         __uint32_t events;      /* epoll event */
         epoll_data_t data;      /* User data variable */
};
复制代码

  events表示感兴趣的事件和被触发的事件,可能的取值为:

EPOLLIN 对应的文件描述符可以读
EPOLLOUT 对应的文件描述符可以写
EPOLLPRI 对应的文件描述符有紧急的数可读
EPOLLERR 对应的文件描述符发生错误
EPOLLHUP 对应的文件描述符被挂断
EPOLLET 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式,这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的
EPOLLONESHOT 只监听一次事件,当监听完这次事件之后,如果还需要继续监听这个socket的话,需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里 

 操作函数

    epoll的接口非常简单,用三个相关函数来创建epoll句柄、注册epoll事件以及等待事件的发生。

  创建epoll句柄:

int epoll_create(int size); 
//size表示内核需要监听的数目
//return : epoll文件描述符

  需要注意的是,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值(文件标识符),在linux下如果查看/proc/进程id/fd/,是能够看到这个fd的,所以在使用完epoll后,必须调用close()关闭,否则可能导致fd被耗尽。 

   epoll事件注册函数:

复制代码
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)

//epfd是epoll_create()的返回值
//op表示动作
/* op可被表示为:
    EPOLL_CTL_ADD:注册新的fd到epfd中; 
    EPOLL_CTL_MOD:修改已经注册的fd的监听事件; 
    EPOLL_CTL_DEL:从epfd中删除一个fd; 
*/
//fd是需要监听的fd
//event是内核需要监听的事件
复制代码

  等待事件发生函数:

复制代码
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)
//epfd是函数返回值
//events是内核监听事件的集合
//maxevents是epoll_wait可以处理的连接事件的最大限度值
//timeout是超时时间

//返回值:请求数
复制代码

epoll工作流程

   首先,需要调用epoll_create创建epoll,此后我们就可以进行socket/bind/listen,然后调用epoll_ctl进行注册。接下来,就可以通过一个while(1)循环调用epoll_wait来等待事件的发生,然后循环查看接收到的事件并进行处理。如果事件是sever的socketfd我们就要进行accept,并且把接收到client的socketfd加入到要监听的事件中。如果在监听过程中,需要修改操作方式(读/写),可以调用epoll_ctl来重新修改。如果监听到某一个客户端关闭,那么我就需要再次调用epoll_ctl把它从epoll监听事件中删除。

 

 实例

复制代码
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>

void setnonblocking(int sockfd)
{
    int opts;
    opts = fcntl(sockfd, F_GETFL);
    if(opts < 0){
        perror("fcntl1 error!\n");
        exit(1);
    }
    opts = opts | O_NONBLOCK;
    if(fcntl(sockfd, F_SETFL, opts) < 0){
        perror("fcntl2 error!\n");
        exit(1);
    }
}

int main()
{
    int fd;
    int on;
    int rs;
    int len;
    int conn;
    char buffer[100];
    int flag1, flag2;
    struct sockaddr_in serv_addr, clt_addr;
    struct timeval timeout;

    int i;
    int nfds;
    int epfd;
    int newfd;

    struct epoll_event ev;
    struct epoll_event events[20];

    fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    on = 1;
    setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));
    timeout.tv_sec  = 5;
    timeout.tv_usec = 0;
    setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout));

    bzero(&serv_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port   = htons(9090);
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    rs = bind(fd, (struct sockaddr*)(&serv_addr), sizeof(struct sockaddr));
    if(rs < 0){
        perror("");
        close(fd);
        return -1;
    }

    setnonblocking(fd);

    epfd = epoll_create(100);

    ev.data.fd = fd;
    ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);

    rs = listen(fd, 5);
    if(rs < 0){
        perror("");
        close(fd);
        return -1;
    }

    len = sizeof(struct sockaddr);
    
    for(;;){
        nfds = epoll_wait(epfd, events, 20, 500);

        for(i = 0; i < nfds; ++i){
            if(events[i].data.fd == fd){
                conn = accept(fd, (struct sockaddr*)(&clt_addr), (unsigned int*)(&len));
                
                setnonblocking(conn);

                ev.data.fd = conn;
                ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn, &ev);
            }
            else if(events[i].events & EPOLLIN){
                if((newfd = events[i].data.fd) < 0)
                    continue;
                bzero(buffer, sizeof(buffer));
                flag1 = recv(newfd, buffer, 100, 0);
                printf("recv: %s\n", buffer);
                printf("recv return: %d\n", flag1);

                ev.data.fd = newfd;
                ev.events = EPOLLOUT|EPOLLET;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, newfd, &ev);
            }
            else if(events[i].events & EPOLLOUT){
                if((newfd = events[i].data.fd) < 0)
                    continue;

                bzero(buffer, sizeof(buffer));
                strcpy(buffer, "ACK");
                flag2 = send(newfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
                printf("recv return: %d\n\n", flag2);    

                ev.data.fd = newfd;    
                ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, newfd, &ev);
            }
        }
    }
    close(fd);

    return 0;
}



本文转自cococo点点博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/coder2012/p/3143953.html,如需转载请自行联系原作者

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