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概述

• eventpoll

• 高效：

  • 底层为红黑树
  • 使用回调机制而不是线性扫描,处理效率不会随着集合的变大而下降
  • 使用共享内存(内核与用户区之间),避免了频繁拷贝
• 没有最大文件描述符限制:将用户所关心的文件描述符上的事件放在内核的一个事件表中,同时epoll需要一个额外的文件描述符来唯一标识内核中的这个事件表
• 线程安全,无需进行共享资源管理

函数

#include <sys/epoll.h>
// 创建epoll实例
int epoll_create(int size);

• size参数无实际意义
• 返回内核中epoll事件表的文件描述符

#include <sys/epoll.h>
// 管理epoll红黑树(添加, 修改, 删除)
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

• fd:要操作的文件描述符

• op:option

  • EPOLL_CTL_ADD: 向事件表中注册fd上的事件
  • EPOLL_CTL_MOD: 修改fd上的注册事件
  • EPOLL_CTL_DEL: 删除fd上的注册事件
• event:

struct epoll_event
{
  __uint32_t events;  // epoll事件
  epoll_data_t data;  // 用户数据
}

• events:描述用户事件

  • EPOLLIN:读事件
  • EPOLLET:边缘触发模式
  • EPOLLONESHTO:在注册了此事件的文件描述符上最多触发一个可读/可写/异常事件(进一步减少可读,可写和异常等事件被触发的次数)
• data:用于存储用户数据:其为联合体,有四种方式描述用户,最常用的为fd

typedef union epoll_data
{
  void *ptr;
  int fd;
  uint32_t u32;
  uint43_t u64;
}epoll_data_t;

#include <sys/epoll.h>
// 检测epoll树中是否有就绪的文件描述符
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *event, int maxevents, int timeout);

• 主要接口
• epoll_wait如果检测到事件,就将所有就绪的事件从内核表中复制到第二个参数event指向的数组中(这个数组只用于输出就绪事件),极大提高了效率
• 处理epoll返回的就绪文件描述符:

int ret = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENT_NUMBER, -1);
// 仅遍历ret个文件描述符
for(int i = 0; i < ret; i++) {
  int sockfd = events[i].data.fd;
}

工作模式

水平模式

• level trigger(LT)
• 默认工作方式,支持block与no-block socket
• 通知次数多,易于编写,但效率低

• 读事件:

  • 文件描述符对应的读缓冲区还有数据,读事件就会被触发,epoll_wait()解除阻塞
  • 读缓冲区一次没有读完,读事件一直触发
  • 读数据是被被动的,必须通过读事件才知道有数据到达了,因此对于读事件的检测是必须的

• 写事件:

  • 如果文件描述符对应的写缓冲区可写,写事件就会被触发,epoll_wait()解除阻塞
  • 如果写缓冲区没有写满,写事件一直触发
  • 写数据是主动的,并且写缓冲区一般都是可写的(未满),所以对写事件的检测不是必须的

边缘触发

• edge trigger(ET)
• 高速工作模式,只支持no-block socket
• 通知次数少(只有新事件才会通知,降低了同一事件被重复触发的次数),编写较难,但效率高

• 读事件:

  • 当读缓冲区有新的数据进入,读事件触发一次,没有新数据不会触发事件
  • 如果数据没有被全部取走,并且没有新数据进入,读时间不会再次出发,只通知一次
  • 如果数据被全部取走或只取走一部分,此时有新数据进入,读事件触发,并且只通知一次

• 写事件:

  • 当写缓冲区可写,写事件只触发一次
  • 写缓冲区从不满到被写满,期间写事件只触发一次
  • 写缓冲区从满到不满,状态变为可写,写事件只会被触发一次

refer

• 《TLPI》
• IO 多路转接（复用）之 epoll
• 《高性能服务器编程》--游双