epoll是Linux内核为处理大批量句柄而作了改进的poll,是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本,它能显著减少程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。
一、epoll的优点
支持一个进程打开大数目的socket描述符。
IO效率不随FD数目增加而线性下降。
内核微调。
二、epoll的使用
epoll有2种工作方式:LT和ET。
LT(level triggered,水平触发)是缺省的工作方式,并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中,内核告诉你一个文件描述符是否就绪了,然后你可以对这个就绪的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,这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表。
ET (edge-triggered,边缘触发)是高速工作方式,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,并且不会再为那个文件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,接收或者接收请求,或者发送接收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fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪),内核不会发送更多的通知(only once)。
epoll相关的系统调用有3个:epoll_create, epoll_ctl和epoll_wait。在头文件
1. int epoll_create(int size);
参数size:用来告诉内核要监听的数目一共有多少个。
返回值:成功时,返回一个非负整数的文件描述符,作为创建好的epoll句柄。调用失败时,返回-1,错误信息可以通过errno获得。
说明:创建一个epoll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,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);
参数epfd:epoll_create()函数返回的epoll句柄。
参数op:操作选项。
参数fd:要进行操作的目标文件描述符。
参数event:struct epoll_event结构指针,将fd和要进行的操作关联起来。
返回值:成功时,返回0,作为创建好的epoll句柄。调用失败时,返回-1,错误信息可以通过errno获得。
说明: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。
参数op的可选值有以下3个:
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;
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_data_t data;
- };
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);
参数epfd:epoll_create()函数返回的epoll句柄。
参数events:struct epoll_event结构指针,用来从内核得到事件的集合。
参数 maxevents:告诉内核这个events有多大
参数 timeout: 等待时的超时时间,以毫秒为单位。
返回值:成功时,返回需要处理的事件数目。调用失败时,返回0,表示等待超时。
说明:等待事件的产生。
三、示例
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- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
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- using namespace std;
-
- #define MAXLINE 100
- #define OPEN_MAX 100
- #define LISTENQ 20
- #define SERV_PORT 5000
- #define INFTIM 1000
-
- void setnonblocking(int sock)
- {
- int opts;
- opts=fcntl(sock,F_GETFL);
- if(opts<0)
- {
- perror("fcntl(sock,GETFL)");
- exit(1);
- }
- opts = opts|O_NONBLOCK;
- if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0)
- {
- perror("fcntl(sock,SETFL,opts)");
- exit(1);
- }
- }
-
- int main(int argc, char* argv[])
- {
- int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds, portnumber;
- ssize_t n;
- char line[MAXLINE];
- socklen_t clilen;
- string szTemp("");
-
- if ( 2 == argc )
- {
- if( (portnumber = atoi(argv[1])) < 0 )
- {
- fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
- return 1;
- }
- }
- else
- {
- fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
- return 1;
- }
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-
- struct epoll_event ev, events[20];
-
-
- epfd = epoll_create(256);
-
- struct sockaddr_in clientaddr;
- struct sockaddr_in serveraddr;
- listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
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- ev.data.fd=listenfd;
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- ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
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-
- epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);
-
- bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
- serveraddr.sin_family = AF_INET;
- char *local_addr="127.0.0.1";
- inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));
- serveraddr.sin_port=htons(portnumber);
- bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
-
- listen(listenfd, LISTENQ);
-
- maxi = 0;
-
- for ( ; ; ) {
-
-
-
- nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500);
-
-
- for(i=0; i < nfds; ++i)
- {
-
- if(events[i].data.fd == listenfd)
- {
- connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen);
- if(connfd < 0)
- {
- perror("connfd < 0");
- exit(1);
- }
-
- char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);
- cout << "accapt a connection from " << str << endl;
-
-
- ev.data.fd=connfd;
-
-
- ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
-
-
- epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev);
- }
-
- else if(events[i].events&EPOLLIN)
- {
- cout << "EPOLLIN" << endl;
- if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0)
- continue;
- if ( (n = recv(sockfd, line, sizeof(line), 0)) < 0)
- {
-
- if (errno == ECONNRESET)
- {
- close(sockfd);
- events[i].data.fd = -1;
- }
- else
- std::cout<<"readline error"<
- }
- else if (n == 0)
- {
- close(sockfd);
- events[i].data.fd = -1;
- }
-
- szTemp = "";
- szTemp += line;
- szTemp = szTemp.substr(0,szTemp.find('\r'));
- memset(line,0,100);
-
- cout << "Readin: " << szTemp << endl;
-
-
- ev.data.fd=sockfd;
-
-
- ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
-
-
- epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
-
- }
- else if(events[i].events&EPOLLOUT)
-
- {
- sockfd = events[i].data.fd;
- szTemp = "Server:" + szTemp + "\n";
- send(sockfd, szTemp.c_str(), szTemp.size(), 0);
-
-
-
- ev.data.fd=sockfd;
-
-
- ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
-
-
- epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
- }
- }
- }
-
- close(epfd);
- return 0;
- }
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