epoll簡介

epoll是Linux內核為處理大量句柄而改進的poll，它能顯著的減少程序在大量并發連接中只有少量活躍的情況下的系統CPU利用率。

epoll的工作方式

LT(level triggered)：水平觸發，缺省方式，在這種方式中，內核告訴我們一個文件描述符是否就緒了，如果就緒了，就可以對描述符進行IO操作。如果不做任何操作，內核還是會繼續通知。

ET(edge-triggered)：邊沿觸發，在這種方式下，當描述符從未就緒變為就緒狀態時，內核通知應用。但是如果一直不對這個描述符做IO操作，內核不會再發送通知。

區別: 邊沿觸發僅觸發一次，水平觸發會一直觸發。

epoll相關函數

epoll主要有epoll_create, epoll_ctl, epoll_wait 3個系統調用。

epoll_create

int epoll_create(int size)

創建一個epoll的句柄。自從linux2.6.8之后，size參數是被忽略的。

epoll_ctl

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

epoll的事件注冊函數，在這里先注冊要監聽的事件類型。

epfd: epoll句柄

op: 表示動作，有如下三個動作：

EPOLL_CTL_ADD：注冊新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經注冊的fd的監聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個fd；
fd: 要監聽的描述符。

event: 要監聽的事件，struct epoll_event結構如下：

struct epoll_event {
__uint32_t events; /* 監聽的事件 */
epoll_data_t data; /* 用戶數據*/
};
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;

events可設置的值如下：

EPOLLIN ：表示對應的文件描述符可以讀；
EPOLLOUT：表示對應的文件描述符可以寫；
EPOLLERR：表示對應的文件描述符發生錯誤；
EPOLLHUP：表示對應的文件描述符被掛斷；
EPOLLET：將EPOLL設為邊緣觸發(Edge Triggered)模式
EPOLLONESHOT：只監聽一次事件，當監聽結束之后，要繼續監聽的話，需要再次加入到EPOLL隊列里

epoll_wait

int epoll_wait(int epfd, structepoll_event * events, int maxevents, int timeout)
等待事件的到來。

events: 分配好的epoll_event結構體數組，epoll將會把發生的事件賦值到events數組中。

maxevents: events的大小。

timeout: 超時時間（毫秒，0會立即返回，-1將是永久阻塞）。

如果函數調用成功，返回對應I/O上已準備好的文件描述符數目，如返回0表示已超時。

使用例子


/* net_epoll.c */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define PORT 4321
#define MAX_QUE_CONN_NM 5
#define EPOLL_SIZE 10 //epoll監聽的客戶端的最大數目，Linux2.6.8之后該參數可以忽略
#define BUFFER_SIZE 1024

int main()
{
struct sockaddr_in server_sockaddr, client_sockaddr;
int sin_size, count;
int epfd;
struct epoll_event ev, events[EPOLL_SIZE];
int event_cnt;
int sockfd, client_fd;
char buf[BUFFER_SIZE];
//創建socket
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
perror("socket");
exit(1);
}
//設置IP,端口號
server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; //任意地址，也就是表示本機的所有IP
bzero(&(server_sockaddr.sin_zero), 8);
int i = 1;/* 允許重復使用本地地址與套接字進行綁定 */
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &i, sizeof(i));
//綁定
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_sockaddr,
sizeof(struct sockaddr)) == -1)
{
perror("bind");
exit(1);
}
//開始監聽
if(listen(sockfd, MAX_QUE_CONN_NM) == -1)
{
perror("listen");
exit(1);
}

printf("listening....\n");

//創建一個epoll描述符，并將監聽socket加入epoll
if((epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE)) == -1)
{
perror("epoll_create");
exit(1);
}
else
{
ev.events = EPOLLIN | EPOLLOUT | EPOLLET; //讀寫事件，邊沿觸發
ev.data.fd = sockfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);
}

while(1)
{
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
memset(buf, 0, sizeof(buf));
/*調用 epoll_wait()等待事件到來*/
if ((event_cnt = epoll_wait(epfd, events, EPOLL_SIZE, -1)) <= 0)
{
perror("epoll_wait");
}

for (i = 0; i < event_cnt; i++)
{
//判斷來事件的是否是監聽連接的socket
if (events[i].data.fd == sockfd)
{ /* 服務端接收客戶端的連接請求 */
if ((client_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_sockaddr, (socklen_t *)&sin_size))== -1)
{
perror("accept");
exit(1);
}
//將新連接的socket放進去
ev.data.fd = client_fd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &ev);
printf("New connection from %d(socket)\n", client_fd);
}
else /* 處理從客戶端發來的消息 */
{
if ((count = recv(events[i].data.fd, buf, BUFFER_SIZE, 0)) > 0)
{
printf("Received a message from %d: %s\n",
events[i].data.fd, buf);
}
else
{
close(events[i].data.fd);
ev.data.fd = events[i].data.fd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, events[i].data.fd, &ev);
printf("Client %d(socket) has left\n", events[i].data.fd);
}
}
} /* end of for fd*/
} /* end if while while*/

close(sockfd);
exit(0);
}

總結

epoll的優點是支持大數目的描述符，IO效率不隨描述符數目增加而線性下降。所以在高并發網絡中應用比較多，一般是在服務端。



審核編輯：劉清