epoll简介和使用

epoll简介

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：
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。

 

下面是我在redhat9上用epoll实现的简单的C/S通信，已经运行通过了。

server.c

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define BUFFER_SIZE 40
#define MAX_EVENTS 10

int main(int argc, char * argv[])
{
    int server_sockfd;// 服务器端套接字
    int client_sockfd;// 客户端套接字
    int len;
    struct sockaddr_in my_addr;   // 服务器网络地址结构体
    struct sockaddr_in remote_addr; // 客户端网络地址结构体
    int sin_size;
    char buf[BUFFER_SIZE];  // 数据传送的缓冲区
    memset(&my_addr,0,sizeof(my_addr)); // 数据初始化--清零
    my_addr.sin_family=AF_INET; // 设置为IP通信
    my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;// 服务器IP地址--允许连接到所有本地地址上
    my_addr.sin_port=htons(8000); // 服务器端口号
    // 创建服务器端套接字--IPv4协议，面向连接通信，TCP协议
    if((server_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
    {
        perror("socket");
        return 1;
    }
    // 将套接字绑定到服务器的网络地址上
    if (bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)
    {
        perror("bind");
        return 1;
    }
    // 监听连接请求--监听队列长度为5
    listen(server_sockfd,5);
    sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
    // 创建一个epoll句柄
    int epoll_fd;
    epoll_fd=epoll_create(MAX_EVENTS);
    if(epoll_fd==-1)
    {
        perror("epoll_create failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    struct epoll_event ev;// epoll事件结构体
    struct epoll_event events[MAX_EVENTS];// 事件监听队列
    ev.events=EPOLLIN;
    ev.data.fd=server_sockfd;
    // 向epoll注册server_sockfd监听事件
    if(epoll_ctl(epoll_fd,EPOLL_CTL_ADD,server_sockfd,&ev)==-1)
    {
        perror("epll_ctl:server_sockfd register failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    int nfds;// epoll监听事件发生的个数
    // 循环接受客户端请求
    while(1)
    {
        // 等待事件发生
        nfds=epoll_wait(epoll_fd,events,MAX_EVENTS,-1);
        if(nfds==-1)
        {
            perror("start epoll_wait failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        int i;
        for(i=0;i
        {
            // 客户端有新的连接请求
            if(events[i].data.fd==server_sockfd)
            {
                // 等待客户端连接请求到达
                if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&remote_addr,&sin_size))<0)
                {
                    perror("accept client_sockfd failed");
                    exit(EXIT_FAILURE);
                }
                // 向epoll注册client_sockfd监听事件
                ev.events=EPOLLIN;
                ev.data.fd=client_sockfd;
                if(epoll_ctl(epoll_fd,EPOLL_CTL_ADD,client_sockfd,&ev)==-1)
                {
                    perror("epoll_ctl:client_sockfd register failed");
                    exit(EXIT_FAILURE);
                }
                printf("accept client %s/n",inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));
            }
            // 客户端有数据发送过来
            else
            {
                len=recv(client_sockfd,buf,BUFFER_SIZE,0);
                if(len<0)
                {
                    perror("receive from client failed");
                    exit(EXIT_FAILURE);
                }
                printf("receive from client:%s",buf);
                send(client_sockfd,"I have received your message.",30,0);
            }
        }
    }
    return 0;
}

 

client.c

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define BUFFER_SIZE 40

int main(int argc, char *argv[])
{
    int client_sockfd;
    int len;
    struct sockaddr_in remote_addr; // 服务器端网络地址结构体
    char buf[BUFFER_SIZE];  // 数据传送的缓冲区
    memset(&remote_addr,0,sizeof(remote_addr)); // 数据初始化--清零
    remote_addr.sin_family=AF_INET; // 设置为IP通信
    remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");// 服务器IP地址
    remote_addr.sin_port=htons(8000); // 服务器端口号
    // 创建客户端套接字--IPv4协议，面向连接通信，TCP协议
    if((client_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
    {
        perror("client socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 将套接字绑定到服务器的网络地址上
    if(connect(client_sockfd,(struct sockaddr *)&remote_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)
    {
        perror("connect to server failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 循环监听服务器请求
    while(1)
    {
        printf("Please input the message:");
        scanf("%s",buf);
        // exit
        if(strcmp(buf,"exit")==0)
        {
            break;
        }
        send(client_sockfd,buf,BUFFER_SIZE,0);
        // 接收服务器端信息
        len=recv(client_sockfd,buf,BUFFER_SIZE,0);
        printf("receive from server:%s/n",buf);
        if(len<0)
        {
            perror("receive from server failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }
    close(client_sockfd);// 关闭套接字
    return 0;
}

 

makefile

#This is the makefile of EpollTest

.PHONY:all
all:server client
server:
    gcc server.c -o server
client:
    gcc client.c -o client
clean: