epoll事件模型

時間 2019-11-17

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事件模型

EPOLL事件有兩種模型：linux

Edge Triggered (ET) 邊緣觸發只有數據到來才觸發，無論緩存區中是否還有數據。編程

Level Triggered (LT) 水平觸發只要有數據都會觸發。ubuntu

思考以下步驟：緩存

假定咱們已經把一個用來從管道中讀取數據的文件描述符(RFD)添加到epoll描述符。
管道的另外一端寫入了2KB的數據
調用epoll_wait，而且它會返回RFD，說明它已經準備好讀取操做
讀取1KB的數據
調用epoll_wait……

在這個過程當中，有兩種工做模式：網絡

ET模式

ET模式即Edge Triggered工做模式。socket

若是咱們在第1步將RFD添加到epoll描述符的時候使用了EPOLLET標誌，那麼在第5步調用epoll_wait以後將有可能會掛起，由於剩餘的數據還存在於文件的輸入緩衝區內，並且數據發出端還在等待一個針對已經發出數據的反饋信息。只有在監視的文件句柄上發生了某個事件的時候 ET 工做模式纔會彙報事件。所以在第5步的時候，調用者可能會放棄等待仍在存在於文件輸入緩衝區內的剩餘數據。epoll工做在ET模式的時候，必須使用非阻塞套接口，以免因爲一個文件句柄的阻塞讀/阻塞寫操做把處理多個文件描述符的任務餓死。最好如下面的方式調用ET模式的epoll接口，在後面會介紹避免可能的缺陷。spa

1) 基於非阻塞文件句柄code

2) 只有當read或者write返回EAGAIN(非阻塞讀，暫時無數據)時才須要掛起、等待。但這並非說每次read時都須要循環讀，直到讀到產生一個EAGAIN才認爲這次事件處理完成，當read返回的讀到的數據長度小於請求的數據長度時，就能夠肯定此時緩衝中已沒有數據了，也就能夠認爲此事讀事件已處理完成。server

LT模式

LT模式即Level Triggered工做模式。blog

與ET模式不一樣的是，以LT方式調用epoll接口的時候，它就至關於一個速度比較快的poll，不管後面的數據是否被使用。

LT(level triggered)：LT是缺省的工做方式，而且同時支持block和no-block socket。在這種作法中，內核告訴你一個文件描述符是否就緒了，而後你能夠對這個就緒的fd進行IO操做。若是你不做任何操做，內核仍是會繼續通知你的，因此，這種模式編程出錯誤可能性要小一點。傳統的select/poll都是這種模型的表明。

ET(edge-triggered)：ET是高速工做方式，只支持no-block socket。在這種模式下，當描述符從未就緒變爲就緒時，內核經過epoll告訴你。而後它會假設你知道文件描述符已經就緒，而且不會再爲那個文件描述符發送更多的就緒通知。請注意，若是一直不對這個fd做IO操做(從而致使它再次變成未就緒)，內核不會發送更多的通知(only once).

實例一：

基於管道epoll ET觸發模式

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

#define MAXLINE 10

int main(int argc, char *argv[])
{
    int efd, i;
    int pfd[2];
    pid_t pid;
    char buf[MAXLINE], ch = 'a';

    pipe(pfd);
    pid = fork();
    if (pid == 0) {
        close(pfd[0]);
        while (1) {
            for (i = 0; i < MAXLINE/2; i++)
                buf[i] = ch;
            buf[i-1] = '\n';
            ch++;

            for (; i < MAXLINE; i++)
                buf[i] = ch;
            buf[i-1] = '\n';
            ch++;

            write(pfd[1], buf, sizeof(buf));
            sleep(2);
        }
        close(pfd[1]);
    } else if (pid > 0) {
        struct epoll_event event;
        struct epoll_event resevent[10];
        int res, len;
        close(pfd[1]);

        efd = epoll_create(10);
        /* event.events = EPOLLIN; */
        event.events = EPOLLIN | EPOLLET;        /* ET 邊沿觸發 ，默認是水平觸發 */
        event.data.fd = pfd[0];
    epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, pfd[0], &event);

        while (1) {
            res = epoll_wait(efd, resevent, 10, -1);
            printf("res %d\n", res);
            if (resevent[0].data.fd == pfd[0]) {
                len = read(pfd[0], buf, MAXLINE/2);
                write(STDOUT_FILENO, buf, len);
            }
        }
        close(pfd[0]);
        close(efd);
    } else {
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    return 0;
}

水平觸發：

運行結果：

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190827$ ./et

res 1

aaaa

res 1

bbbb

res 1

cccc

res 1

dddd

res 1

eeee

res 1

ffff

實例二：

基於網絡C/S模型的epoll ET觸發模式

server

/* server.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>

#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 8080

int main(void)
{
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    socklen_t cliaddr_len;
    int listenfd, connfd;
    char buf[MAXLINE];
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    int i, efd;

    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    listen(listenfd, 20);

    struct epoll_event event;
    struct epoll_event resevent[10];
    int res, len;
    efd = epoll_create(10);
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;        /* ET 邊沿觸發 ，默認是水平觸發 */

    printf("Accepting connections ...\n");
    cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
    connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
    printf("received from %s at PORT %d\n",
            inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
            ntohs(cliaddr.sin_port));

    event.data.fd = connfd;
    epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event);

    while (1) {
        res = epoll_wait(efd, resevent, 10, -1);
        printf("res %d\n", res);
        if (resevent[0].data.fd == connfd) {
            len = read(connfd, buf, MAXLINE/2);
            write(STDOUT_FILENO, buf, len);
        }
    }
    return 0;
}

client

/* client.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>

#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 8080

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buf[MAXLINE];
    int sockfd, i;
    char ch = 'a';

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    while (1) {
        for (i = 0; i < MAXLINE/2; i++)
            buf[i] = ch;
        buf[i-1] = '\n';
        ch++;

        for (; i < MAXLINE; i++)
            buf[i] = ch;
        buf[i-1] = '\n';
        ch++;

        write(sockfd, buf, sizeof(buf));
        sleep(10);
    }
    Close(sockfd);
    return 0;
}

邊沿觸發：

運行結果：

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190827$ ./et

res 1

aaaa

res 1

bbbb

res 1

cccc

實例三：

基於網絡C/S非阻塞模型的epoll ET觸發模式

server

/* server.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 8080

int main(void)
{
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    socklen_t cliaddr_len;
    int listenfd, connfd;
    char buf[MAXLINE];
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    int i, efd, flag;

    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    listen(listenfd, 20);

    struct epoll_event event;
    struct epoll_event resevent[10];
    int res, len;
    efd = epoll_create(10);
    /* event.events = EPOLLIN; */
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;        /* ET 邊沿觸發 ，默認是水平觸發 */

    printf("Accepting connections ...\n");
    cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
    connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
    printf("received from %s at PORT %d\n",
            inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
            ntohs(cliaddr.sin_port));

    flag = fcntl(connfd, F_GETFL);
    flag |= O_NONBLOCK;
    fcntl(connfd, F_SETFL, flag);
    event.data.fd = connfd;
    epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event);

    while (1) {
        printf("epoll_wait begin\n");
        res = epoll_wait(efd, resevent, 10, -1);
        printf("epoll_wait end res %d\n", res);

        if (resevent[0].data.fd == connfd) {
            while ((len = read(connfd, buf, MAXLINE/2)) > 0)
                write(STDOUT_FILENO, buf, len);
        }
    }
    return 0;
}

client

/* client.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>

#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 8080

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buf[MAXLINE];
    int sockfd, i;
    char ch = 'a';

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    while (1) {
        for (i = 0; i < MAXLINE/2; i++)
            buf[i] = ch;
        buf[i-1] = '\n';
        ch++;

        for (; i < MAXLINE; i++)
            buf[i] = ch;
        buf[i-1] = '\n';
        ch++;

        write(sockfd, buf, sizeof(buf));
        sleep(10);
    }
    Close(sockfd);
    return 0;
}

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