epoll使用詳解：epoll_create、epoll_ctl、epoll_wait、close

epoll - I/O event notification facility

在linux的網絡編程中，很長的時間都在使用select來作事件觸發。在linux新的內核中，有了一種替換它的機制，就是epoll。
相比於select，epoll最大的好處在於它不會隨着監聽fd數目的增加而下降效率。由於在內核中的select實現中，它是採用輪詢來處理的，輪詢的fd數目越多，天然耗時越多。而且，在linux/posix_types.h頭文件有這樣的聲明：
#define __FD_SETSIZE    1024
表示select最多同時監聽1024個fd，固然，能夠經過修改頭文件再重編譯內核來擴大這個數目，但這彷佛並不治本。

epoll的接口很是簡單，一共就三個函數：
1. int epoll_create(int size);
建立一個epoll的句柄，size用來告訴內核這個監聽的數目一共有多大。這個參數不一樣於select()中的第一個參數，給出最大監聽的fd+1的值。須要注意的是，當建立好epoll句柄後，它就是會佔用一個fd值，在linux下若是查看/proc/進程id/fd/，是可以看到這個fd的，因此在使用完epoll後，必須調用close()關閉，不然可能致使fd被耗盡。

注意：size參數只是告訴內核這個 epoll對象會處理的事件大體數目，而不是可以處理的事件的最大個數。在 Linux最新的一些內核版本的實現中，這個 size參數沒有任何意義。


2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

epoll的事件註冊函數，epoll_ctl向 epoll對象中添加、修改或者刪除感興趣的事件，返回0表示成功，不然返回–1，此時須要根據errno錯誤碼判斷錯誤類型。

它不一樣與select()是在監聽事件時告訴內核要監聽什麼類型的事件，而是在這裏先註冊要監聽的事件類型。

epoll_wait方法返回的事件必然是經過 epoll_ctl添加到 epoll中的。

第一個參數是epoll_create()的返回值，第二個參數表示動做，用三個宏來表示：
EPOLL_CTL_ADD：註冊新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經註冊的fd的監聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個fd；
第三個參數是須要監聽的fd，第四個參數是告訴內核須要監聽什麼事，struct epoll_event結構以下：

 1 typedef union epoll_data {
 2     void *ptr;
 3     int fd;
 4     __uint32_t u32;
 5     __uint64_t u64;
 6 } epoll_data_t;
 7 
 8 struct epoll_event {
 9     __uint32_t events; /* Epoll events */
10     epoll_data_t data; /* User data variable */
11 };

 

events能夠是如下幾個宏的集合：
EPOLLIN ：表示對應的文件描述符能夠讀（包括對端SOCKET正常關閉）；
EPOLLOUT：表示對應的文件描述符能夠寫；
EPOLLPRI：表示對應的文件描述符有緊急的數據可讀（這裏應該表示有帶外數據到來）；
EPOLLERR：表示對應的文件描述符發生錯誤；
EPOLLHUP：表示對應的文件描述符被掛斷；
EPOLLET： 將EPOLL設爲邊緣觸發(Edge Triggered)模式，這是相對於水平觸發(Level Triggered)來講的。
EPOLLONESHOT：只監聽一次事件，當監聽完此次事件以後，若是還須要繼續監聽這個socket的話，須要再次把這個socket加入到EPOLL隊列裏


3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
等待事件的產生，相似於select()調用。參數events用來從內核獲得事件的集合，maxevents告以內核這個events有多大，這個 maxevents的值不能大於建立epoll_create()時的size，參數timeout是超時時間（毫秒，0會當即返回，-1將不肯定，也有說法說是永久阻塞）。該函數返回須要處理的事件數目，如返回0表示已超時。若是返回–1，則表示出現錯誤，須要檢查 errno錯誤碼判斷錯誤類型。

第1個參數 epfd是 epoll的描述符。

第2個參數 events則是分配好的 epoll_event結構體數組，epoll將會把發生的事件複製到 events數組中（events不能夠是空指針，內核只負責把數據複製到這個 events數組中，不會去幫助咱們在用戶態中分配內存。內核這種作法效率很高）。

第3個參數 maxevents表示本次能夠返回的最大事件數目，一般 maxevents參數與預分配的events數組的大小是相等的。

第4個參數 timeout表示在沒有檢測到事件發生時最多等待的時間（單位爲毫秒），若是 timeout爲0，則表示 epoll_wait在 rdllist鏈表中爲空，馬上返回，不會等待。

四、關於ET、LT兩種工做模式：

epoll有兩種工做模式：LT（水平觸發）模式和ET（邊緣觸發）模式。

默認狀況下，epoll採用 LT模式工做，這時能夠處理阻塞和非阻塞套接字，而上表中的 EPOLLET表示能夠將一個事件改成 ET模式。ET模式的效率要比 LT模式高，它只支持非阻塞套接字。

 ET模式與LT模式的區別在於：

當一個新的事件到來時，ET模式下固然能夠從 epoll_wait調用中獲取到這個事件，但是若是此次沒有把這個事件對應的套接字緩衝區處理完，在這個套接字沒有新的事件再次到來時，在 ET模式下是沒法再次從 epoll_wait調用中獲取這個事件的；而 LT模式則相反，只要一個事件對應的套接字緩衝區還有數據，就總能從 epoll_wait中獲取這個事件。所以，在 LT模式下開發基於 epoll的應用要簡單一些，不太容易出錯，而在 ET模式下事件發生時，若是沒有完全地將緩衝區數據處理完，則會致使緩衝區中的用戶請求得不到響應。默認狀況下，Nginx是經過 ET模式使用 epoll的。

結論:
ET模式僅當狀態發生變化的時候纔得到通知,這裏所謂的狀態的變化並不包括緩衝區中還有未處理的數據,也就是說,若是要採用ET模式,須要一直read/write直到出錯爲止,不少人反映爲何採用ET模式只接收了一部分數據就再也得不到通知了,大多由於這樣;而LT模式是隻要有數據沒有處理就會一直通知下去的.


那麼究竟如何來使用epoll呢？其實很是簡單。
經過在包含一個頭文件#include <sys/epoll.h> 以及幾個簡單的API將能夠大大的提升你的網絡服務器的支持人數。

首先經過create_epoll(int maxfds)來建立一個epoll的句柄，其中maxfds爲你epoll所支持的最大句柄數。這個函數會返回一個新的epoll句柄，以後的全部操做將經過這個句柄來進行操做。在用完以後，記得用close()來關閉這個建立出來的epoll句柄。

以後在你的網絡主循環裏面，每一幀的調用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)來查詢全部的網絡接口，看哪個能夠讀，哪個能夠寫了。基本的語法爲：
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
其中kdpfd爲用epoll_create建立以後的句柄，events是一個epoll_event*的指針，當epoll_wait這個函數操做成功以後，epoll_events裏面將儲存全部的讀寫事件。max_events是當前須要監聽的全部socket句柄數。最後一個timeout是 epoll_wait的超時，爲0的時候表示立刻返回，爲-1的時候表示一直等下去，直到有事件範圍，爲任意正整數的時候表示等這麼長的時間，若是一直沒有事件，則範圍。通常若是網絡主循環是單獨的線程的話，能夠用-1來等，這樣能夠保證一些效率，若是是和主邏輯在同一個線程的話，則能夠用0來保證主循環的效率。

epoll_wait範圍以後應該是一個循環，遍利全部的事件。

幾乎全部的epoll程序都使用下面的框架：

 1 for( ; ; )
 2     {
 3         nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);
 4         for(i=0;i<nfds;++i)
 5         {
 6             if(events[i].data.fd==listenfd) //有新的鏈接
 7             {
 8                 connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); //accept這個鏈接
 9                 ev.data.fd=connfd;
10                 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
11                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); //將新的fd添加到epoll的監聽隊列中
12             }
13             else if( events[i].events&EPOLLIN ) //接收到數據，讀socket
14             {
15                 n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0    //讀
16                 ev.data.ptr = md;     //md爲自定義類型，添加數據
17                 ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
18                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);//修改標識符，等待下一個循環時發送數據，異步處理的精髓
19             }
20             else if(events[i].events&EPOLLOUT) //有數據待發送，寫socket
21             {
22                 struct myepoll_data* md = (myepoll_data*)events[i].data.ptr;    //取數據
23                 sockfd = md->fd;
24                 send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 );        //發送數據
25                 ev.data.fd=sockfd;
26                 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
27                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //修改標識符，等待下一個循環時接收數據
28             }
29             else
30             {
31                 //其餘的處理
32             }
33         }
34     }

 

下面給出一個完整的服務器端例子：

  1 #include <iostream>
  2 #include <sys/socket.h>
  3 #include <sys/epoll.h>
  4 #include <netinet/in.h>
  5 #include <arpa/inet.h>
  6 #include <fcntl.h>
  7 #include <unistd.h>
  8 #include <stdio.h>
  9 #include <errno.h>
 10 
 11 using namespace std;
 12 
 13 #define MAXLINE 5
 14 #define OPEN_MAX 100
 15 #define LISTENQ 20
 16 #define SERV_PORT 5000
 17 #define INFTIM 1000
 18 
 19 void setnonblocking(int sock)
 20 {
 21     int opts;
 22     opts=fcntl(sock,F_GETFL);
 23     if(opts<0)
 24     {
 25         perror("fcntl(sock,GETFL)");
 26         exit(1);
 27     }
 28     opts = opts|O_NONBLOCK;
 29     if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0)
 30     {
 31         perror("fcntl(sock,SETFL,opts)");
 32         exit(1);
 33     }
 34 }
 35 
 36 int main(int argc, char* argv[])
 37 {
 38     int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds, portnumber;
 39     ssize_t n;
 40     char line[MAXLINE];
 41     socklen_t clilen;
 42 
 43 
 44     if ( 2 == argc )
 45     {
 46         if( (portnumber = atoi(argv[1])) < 0 )
 47         {
 48             fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]);
 49             return 1;
 50         }
 51     }
 52     else
 53     {
 54         fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]);
 55         return 1;
 56     }
 57 
 58 
 59 
 60     //聲明epoll_event結構體的變量,ev用於註冊事件,數組用於回傳要處理的事件
 61 
 62     struct epoll_event ev,events[20];
 63     //生成用於處理accept的epoll專用的文件描述符
 64 
 65     epfd=epoll_create(256);
 66     struct sockaddr_in clientaddr;
 67     struct sockaddr_in serveraddr;
 68     listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 69     //把socket設置爲非阻塞方式
 70 
 71     //setnonblocking(listenfd);
 72 
 73     //設置與要處理的事件相關的文件描述符
 74 
 75     ev.data.fd=listenfd;
 76     //設置要處理的事件類型
 77 
 78     ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
 79     //ev.events=EPOLLIN;
 80 
 81     //註冊epoll事件
 82 
 83     epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);
 84     bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
 85     serveraddr.sin_family = AF_INET;
 86     char *local_addr="127.0.0.1";
 87     inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));//htons(portnumber);
 88 
 89     serveraddr.sin_port=htons(portnumber);
 90     bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
 91     listen(listenfd, LISTENQ);
 92     maxi = 0;
 93     for ( ; ; ) {
 94         //等待epoll事件的發生
 95 
 96         nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500);
 97         //處理所發生的全部事件
 98 
 99         for(i=0;i<nfds;++i)
100         {
101             if(events[i].data.fd==listenfd)//若是新監測到一個SOCKET用戶鏈接到了綁定的SOCKET端口，創建新的鏈接。
102 
103             {
104                 connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen);
105                 if(connfd<0){
106                     perror("connfd<0");
107                     exit(1);
108                 }
109                 //setnonblocking(connfd);
110 
111                 char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);
112                 cout << "accapt a connection from " << str << endl;
113                 //設置用於讀操做的文件描述符
114 
115                 ev.data.fd=connfd;
116                 //設置用於注測的讀操做事件
117 
118                 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
119                 //ev.events=EPOLLIN;
120 
121                 //註冊ev
122 
123                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev);
124             }
125             else if(events[i].events&EPOLLIN)//若是是已經鏈接的用戶，而且收到數據，那麼進行讀入。
126 
127             {
128                 cout << "EPOLLIN" << endl;
129                 if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0)
130                     continue;
131                 if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) {
132                     if (errno == ECONNRESET) {
133                         close(sockfd);
134                         events[i].data.fd = -1;
135                     } else
136                         std::cout<<"readline error"<<std::endl;
137                 } else if (n == 0) {
138                     close(sockfd);
139                     events[i].data.fd = -1;
140                 }
141                 line[n] = '/0';
142                 cout << "read " << line << endl;
143                 //設置用於寫操做的文件描述符
144 
145                 ev.data.fd=sockfd;
146                 //設置用於注測的寫操做事件
147 
148                 ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
149                 //修改sockfd上要處理的事件爲EPOLLOUT
150 
151                 //epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
152 
153             }
154             else if(events[i].events&EPOLLOUT) // 若是有數據發送
155 
156             {
157                 sockfd = events[i].data.fd;
158                 write(sockfd, line, n);
159                 //設置用於讀操做的文件描述符
160 
161                 ev.data.fd=sockfd;
162                 //設置用於注測的讀操做事件
163 
164                 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
165                 //修改sockfd上要處理的事件爲EPOLIN
166 
167                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
168             }
169         }
170     }
171     return 0;
172 }

 

轉自：https://www.cnblogs.com/fnlingnzb-learner/p/5835573.html

         https://baijiahao.baidu.com/s?id=1609693081381106878&wfr=spider&for=pc      linux網絡編程 epoll具體用法介紹