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epoll使用详解

发布时间:2012-11-06 10:51:35 ,浏览量:0

epoll的工作原理是,你如果想进行IO操作时,先向epoll查询是否可读或可写,如果处于可读或可写状态后,epoll会通过epoll_wait函数通知你,此时你再进行进一步的recv或send操作。
epoll仅仅是一个异步事件的通知机制,其本身并不作任何的IO读写操作,它只负责告诉你是不是可以读或可以写了,而具体的读写操作,还要应用层自己来作。epoll仅提供这种机制也是非常好的,它保持了事件通知与IO操作之间彼此的独立性,使得epoll的使用更加灵活。
epoll用到的所有函数都是在头文件sys/epoll.h中声明的,下面简要说明所用到的数据结构和函数:
所用到的数据结构 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 */ }; 结构体epoll_event 被用于注册所感兴趣的事件和回传所发生待处理的事件,
epoll_data 联合体用来保存触发事件的某个文件描述符相关的数据,例如一个client连接到服务器,服务器通过调用accept函数可以得到与这个client对应的socket文件描述符,可以把这文件描述符赋给epoll_data的fd字段以便后面的读写操作在这个文件描述符上进行
a、*ptr: 通过指针ptr携带应用层数据, 当事件的通知到来时,它不仅告诉你发生了什么样的事件,还同时告诉这次事件所操作的数据是哪些
epoll_event 结构体的events字段是表示感兴趣的事件和被触发的事件可能的取值为:
EPOLLIN :表示对应的文件描述符可以读; EPOLLOUT:表示对应的文件描述符可以写; EPOLLPRI:表示对应的文件描述符有紧急的数据可读(这里应该表示有带外数据到来); EPOLLERR:表示对应的文件描述符发生错误; EPOLLHUP:表示对应的文件描述符被挂断; EPOLLET:表示对应的文件描述符有事件发生;
所用到的函数: 1、epoll_create函数 函数声明: int epoll_create(int size ) 该函数生成一个epoll专用的文件描述符,其中的参数是指定生成描述符的最大范围
2、epoll_ctl函数 函数声明: int epoll_ctl(int epfd , int op , int fd , struct epoll_event *event ) 该函数用于控制某个文件描述符上的事件,可以注册事件,修改事件,删除事件。 参数: epfd:由 epoll_create 生成的epoll专用的文件描述符; op:要进行的操作例如注册事件,可能的取值 EPOLL_CTL_ADD 注册、 EPOLL_CTL_MOD 修 改、 EPOLL_CTL_DEL 删除 fd:关联的文件描述符; event:指向epoll_event的指针; 如果调用成功返回0,不成功返回-1 3、 epoll_wait函数
函数声明:int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,int maxevents,int timeout) 该函数用于轮询I/O事件的发生; 参数: epfd:由 epoll_create 生成的epoll专用的文件描述符; epoll_event:用于回传代处理事件的数组; maxevents:每次能处理的事件数; timeout:等待I/O事件发生的超时值; 返回发生事件数。

在linux的网络编程中,很长的时间都在使用select来做事件触发。在linux新的内核中,有了一种替换它的机制,就是epoll。 相比于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 表示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。 epoll的接口非常简单,一共就三个函数: 1. int epoll_create(int size); 创建一个epoll的句柄,size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数,给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值,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。 2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); epoll的事件注册函数,它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件,而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create()的返回值,第二个参数表示动作,用三个宏来表示: 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; 第三个参数是需要监听的fd,第四个参数是告诉内核需要监听什么事,struct epoll_event结构如下: 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可以是以下几个宏的集合: EPOLLIN :表示对应的文件描述符可以读(包括对端SOCKET正常关闭); EPOLLOUT:表示对应的文件描述符可以写; EPOLLPRI:表示对应的文件描述符有紧急的数据可读(这里应该表示有带外数据到来); EPOLLERR:表示对应的文件描述符发生错误; EPOLLHUP:表示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 3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); 等待事件的产生,类似于select()调用。参数events用来从内核得到事件的集合,maxevents告之内核这个events有多大,这个 maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size,参数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1将不确定,也有说法说是永久阻塞)。该函数返回需要处理的事件数目,如返回0表示已超时。 4、关于ET、LT两种工作模式: 可以得出这样的结论: ET模式仅当状态发生变化的时候才获得通知,这里所谓的状态的变化并不包括缓冲区中还有未处理的数据,也就是说,如果要采用ET模式,需要一直read/write直到出错为止,很多人反映为什么采用ET模式只接收了一部分数据就再也得不到通知了,大多因为这样;而LT模式是只要有数据没有处理就会一直通知下去的. 那么究竟如何来使用epoll呢?其实非常简单。 通过在包含一个头文件#include 以及几个简单的API将可以大大的提高你的网络服务器的支持人数。 首先通过create_epoll(int maxfds)来创建一个epoll的句柄,其中maxfds为你epoll所支持的最大句柄数。这个函数会返回一个新的epoll句柄,之后的所有操作将通过这个句柄来进行操作。在用完之后,记得用close()来关闭这个创建出来的epoll句柄。 之后在你的网络主循环里面,每一帧的调用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)来查询所有的网络接口,看哪一个可以读,哪一个可以写了。基本的语法为: nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1); 其中kdpfd为用epoll_create创建之后的句柄,events是一个epoll_event*的指针,当epoll_wait这个函数操作成功之后,epoll_events里面将储存所有的读写事件。max_events是当前需要监听的所有socket句柄数。最后一个timeout是 epoll_wait的超时,为0的时候表示马上返回,为-1的时候表示一直等下去,直到有事件范围,为任意正整数的时候表示等这么长的时间,如果一直没有事件,则范围。一般如果网络主循环是单独的线程的话,可以用-1来等,这样可以保证一些效率,如果是和主逻辑在同一个线程的话,则可以用0来保证主循环的效率。 epoll_wait范围之后应该是一个循环,遍利所有的事件。 几乎所有的epoll程序都使用下面的框架:     for( ; ; )     {         nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);         for(i=0;i

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