转自: http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2013/08/17/3263780.html
1、基本知识
epoll是在2.6内核中提出的,是之前的select和poll的增强版本。相对于select和poll来说,epoll更加灵活,没有描述符限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符,将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中,这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。
2、epoll接口
epoll操作过程需要三个接口,分别如下:
-
#include <sys/epoll.h>
-
int epoll_create(int size);
-
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
-
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
-
#include <sys/epoll.h>
-
int epoll_create(int size);
-
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
-
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
(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:
-
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。
3、工作模式
epoll对文件描述符的操作有两种模式:LT(level trigger)和ET(edge trigger)。LT模式是默认模式,LT模式与ET模式的区别如下:
LT模式:当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序可以不立即处理该事件。下次调用epoll_wait时,会再次响应应用程序并通知此事件。
ET模式:当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序必须立即处理该事件。如果不处理,下次调用epoll_wait时,不会再次响应应用程序并通知此事件。
ET模式在很大程度上减少了epoll事件被重复触发的次数,因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。
4、测试程序
编写一个服务器回射程序echo,练习epoll过程。
服务器代码如下所示:
-
#include <stdio.h>
-
#include <stdlib.h>
-
#include <string.h>
-
#include <errno.h>
-
-
#include <netinet/in.h>
-
#include <sys/socket.h>
-
#include <arpa/inet.h>
-
#include <sys/epoll.h>
-
#include <unistd.h>
-
#include <sys/types.h>
-
-
#define IPADDRESS "127.0.0.1"
-
#define PORT 8787
-
#define MAXSIZE 1024
-
#define LISTENQ 5
-
#define FDSIZE 1000
-
#define EPOLLEVENTS 100
-
-
//函数声明
-
//创建套接字并进行绑定
-
static int socket_bind(const char* ip,int port);
-
//IO多路复用epoll
-
static void do_epoll(int listenfd);
-
//事件处理函数
-
static void
-
handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int listenfd,char *buf);
-
//处理接收到的连接
-
static void handle_accpet(int epollfd,int listenfd);
-
//读处理
-
static void do_read(int epollfd,int fd,char *buf);
-
//写处理
-
static void do_write(int epollfd,int fd,char *buf);
-
//添加事件
-
static void add_event(int epollfd,int fd,int state);
-
//修改事件
-
static void modify_event(int epollfd,int fd,int state);
-
//删除事件
-
static void delete_event(int epollfd,int fd,int state);
-
-
int main(int argc,char *argv[])
-
{
-
int listenfd;
-
listenfd = socket_bind(IPADDRESS,PORT);
-
listen(listenfd,LISTENQ);
-
do_epoll(listenfd);
-
return 0;
-
}
-
-
static int socket_bind(const char* ip,int port)
-
{
-
int listenfd;
-
struct sockaddr_in servaddr;
-
listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
-
if (listenfd == -1)
-
{
-
perror("socket error:");
-
exit(1);
-
}
-
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
-
servaddr.sin_family = AF_INET;
-
inet_pton(AF_INET,ip,&servaddr.sin_addr);
-
servaddr.sin_port = htons(port);
-
if (bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1)
-
{
-
perror("bind error: ");
-
exit(1);
-
}
-
return listenfd;
-
}
-
-
static void do_epoll(int listenfd)
-
{
-
int epollfd;
-
struct epoll_event events[EPOLLEVENTS];
-
int ret;
-
char buf[MAXSIZE];
-
memset(buf,0,MAXSIZE);
-
//创建一个描述符
-
epollfd = epoll_create(FDSIZE);
-
//添加监听描述符事件
-
add_event(epollfd,listenfd,EPOLLIN);
-
for ( ; ; )
-
{
-
//获取已经准备好的描述符事件
-
ret = epoll_wait(epollfd,events,EPOLLEVENTS,-1);
-
handle_events(epollfd,events,ret,listenfd,buf);
-
}
-
close(epollfd);
-
}
-
-
static void
-
handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int listenfd,char *buf)
-
{
-
int i;
-
int fd;
-
//进行选好遍历
-
for (i = 0;i < num;i++)
-
{
-
fd = events[i].data.fd;
-
//根据描述符的类型和事件类型进行处理
-
if ((fd == listenfd) &&(events[i].events & EPOLLIN))
-
handle_accpet(epollfd,listenfd);
-
else if (events[i].events & EPOLLIN)
-
do_read(epollfd,fd,buf);
-
else if (events[i].events & EPOLLOUT)
-
do_write(epollfd,fd,buf);
-
}
-
}
-
static void handle_accpet(int epollfd,int listenfd)
-
{
-
int clifd;
-
struct sockaddr_in cliaddr;
-
socklen_t cliaddrlen;
-
clifd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&cliaddrlen);
-
if (clifd == -1)
-
perror("accpet error:");
-
else
-
{
-
printf("accept a new client: %s:%d\n",inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port);
-
//添加一个客户描述符和事件
-
add_event(epollfd,clifd,EPOLLIN);
-
}
-
}
-
-
static void do_read(int epollfd,int fd,char *buf)
-
{
-
int nread;
-
nread = read(fd,buf,MAXSIZE);
-
if (nread == -1)
-
{
-
perror("read error:");
-
close(fd);
-
delete_event(epollfd,fd,EPOLLIN);
-
}
-
else if (nread == 0) //测试客户描述符是否准备好
-
{ if (connfds[i].revents & POLLIN)
-
fprintf(stderr,"client close.\n"); {
-
close(fd); //接收客户端发送的信息
-
delete_event(epollfd,fd,EPOLLIN); n = read(connfds[i].fd,buf,MAXLINE);
-
} if (n == 0)
-
else {
-
{ close(connfds[i].fd);
-
printf("read message is : %s",buf); connfds[i].fd = -1;
-
//修改描述符对应的事件,由读改为写 continue;
-
modify_event(epollfd,fd,EPOLLOUT); }
-
} // printf("read msg is: ");
-
} write(STDOUT_FILENO,buf,n);
-
//向客户端发送buf
-
static void do_write(int epollfd,int fd,char *buf) write(connfds[i].fd,buf,n);
-
{ }
-
int nwrite; }
-
nwrite = write(fd,buf,strlen(buf)); }
-
if (nwrite == -1)
-
{
-
perror("write error:");
-
close(fd);
-
delete_event(epollfd,fd,EPOLLOUT);
-
}
-
else
-
modify_event(epollfd,fd,EPOLLIN);
-
memset(buf,0,MAXSIZE);
-
}
-
-
static void add_event(int epollfd,int fd,int state)
-
{
-
struct epoll_event ev;
-
ev.events = state;
-
ev.data.fd = fd;
-
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&ev);
-
}
-
-
static void delete_event(int epollfd,int fd,int state)
-
{
-
struct epoll_event ev;
-
ev.events = state;
-
ev.data.fd = fd;
-
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,&ev);
-
}
-
-
static void modify_event(int epollfd,int fd,int state)
-
{
-
struct epoll_event ev;
-
ev.events = state;
-
ev.data.fd = fd;
-
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&ev);
-
}
客户端也用epoll实现,控制STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、和sockfd三个描述符,程序如下所示:
-
#include <netinet/in.h>
-
#include <sys/socket.h>
-
#include <stdio.h>
-
#include <string.h>
-
#include <stdlib.h>
-
#include <sys/epoll.h>
-
#include <time.h>
-
#include <unistd.h>
-
#include <sys/types.h>
-
#include <arpa/inet.h>
-
-
#define MAXSIZE 1024
-
#define IPADDRESS "127.0.0.1"
-
#define SERV_PORT 8787
-
#define FDSIZE 1024
-
#define EPOLLEVENTS 20
-
-
static void handle_connection(int sockfd);
-
static void
-
handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int sockfd,char *buf);
-
static void do_read(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf);
-
static void do_read(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf);
-
static void do_write(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf);
-
static void add_event(int epollfd,int fd,int state);
-
static void delete_event(int epollfd,int fd,int state);
-
static void modify_event(int epollfd,int fd,int state);
-
-
int main(int argc,char *argv[])
-
{
-
int sockfd;
-
struct sockaddr_in servaddr;
-
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
-
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
-
servaddr.sin_family = AF_INET;
-
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
-
inet_pton(AF_INET,IPADDRESS,&servaddr.sin_addr);
-
connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));
-
//处理连接
-
handle_connection(sockfd);
-
close(sockfd);
-
return 0;
-
}
-
-
-
static void handle_connection(int sockfd)
-
{
-
int epollfd;
-
struct epoll_event events[EPOLLEVENTS];
-
char buf[MAXSIZE];
-
int ret;
-
epollfd = epoll_create(FDSIZE);
-
add_event(epollfd,STDIN_FILENO,EPOLLIN);
-
for ( ; ; )
-
{
-
ret = epoll_wait(epollfd,events,EPOLLEVENTS,-1);
-
handle_events(epollfd,events,ret,sockfd,buf);
-
}
-
close(epollfd);
-
}
-
-
static void
-
handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int sockfd,char *buf)
-
{
-
int fd;
-
int i;
-
for (i = 0;i < num;i++)
-
{
-
fd = events[i].data.fd;
-
if (events[i].events & EPOLLIN)
-
do_read(epollfd,fd,sockfd,buf);
-
else if (events[i].events & EPOLLOUT)
-
do_write(epollfd,fd,sockfd,buf);
-
}
-
}
-
-
static void do_read(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf)
-
{
-
int nread;
-
nread = read(fd,buf,MAXSIZE);
-
if (nread == -1)
-
{
-
perror("read error:");
-
close(fd);
-
}
-
else if (nread == 0)
-
{
-
fprintf(stderr,"server close.\n");
-
close(fd);
-
}
-
else
-
{
-
if (fd == STDIN_FILENO)
-
add_event(epollfd,sockfd,EPOLLOUT);
-
else
-
{
-
delete_event(epollfd,sockfd,EPOLLIN);
-
add_event(epollfd,STDOUT_FILENO,EPOLLOUT);
-
}
-
}
-
}
-
-
static void do_write(int epollfd,int fd,int sockfd,char *buf)
-
{
-
int nwrite;
-
nwrite = write(fd,buf,strlen(buf));
-
if (nwrite == -1)
-
{
-
perror("write error:");
-
close(fd);
-
}
-
else
-
{
-
if (fd == STDOUT_FILENO)
-
delete_event(epollfd,fd,EPOLLOUT);
-
else
-
modify_event(epollfd,fd,EPOLLIN);
-
}
-
memset(buf,0,MAXSIZE);
-
}
-
-
static void add_event(int epollfd,int fd,int state)
-
{
-
struct epoll_event ev;
-
ev.events = state;
-
ev.data.fd = fd;
-
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&ev);
-
}
-
-
static void delete_event(int epollfd,int fd,int state)
-
{
-
struct epoll_event ev;
-
ev.events = state;
-
ev.data.fd = fd;
-
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,&ev);
-
}
-
-
static void modify_event(int epollfd,int fd,int state)
-
{
-
struct epoll_event ev;
-
ev.events = state;
-
ev.data.fd = fd;
-
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&ev);
-
}
5、测试结果
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