TCP/IP网络编程学习笔记(9)

1. epoll模型的实现过程：

   • 使用epoll_create()在内核中创建一个epoll例程；
   • 将要监视的socket文件描述符存放到一个epoll_event结构体中，并设定要监视此文件描述符的哪种事件(如EPOLLIN事件，表示有数据进来时就唤醒进程)；
   • 将上述设置好的epoll_event结构体通过epoll_ctl()函数注册到第一步创建的epoll例程中；
   • 在堆空间创建一个epoll_event动态数组，用于返回当前被触发的文件描述符相关信息；
   • 使用epoll_wait()，并传入上述创建的epoll_event动态数组，等待注册的文件描述符发生了相应的事件；
   • 循环遍历epoll_event动态数组(遍历个数是epoll_wait()的返回值)，匹配到对应的文件描述符，做对应的事情(比如匹配到是server的socket，则就可以通过accept()来建立与客户端的连接，并将客户端的socket文件描述符再注册到epoll例程中)。

2. epoll_event结构体有两个作用：1). 返回当前发生事件的文件描述符集合(使用epoll_wait()函数)；2). 用于注册指定文件描述符指定的事件(使用epoll_ctl()函数)；

3. epoll与select的相似之处：

   epoll_create() <==> fd_set结构体
epoll_ctl() <==> FD_SET(), FD_CLR()
epoll_wait() <==> select()

4. 注意，通过epoll_create()创建的文件描述符也是系统的，所以用完后必须close()；

5. 相比于select，epoll高效的原因是：

   • select每次调用select()时都要传入fds数组，而epoll在内核维护了一个等待队列，每次调用epoll_wait()时不需要传入等待队列进去，只在执行epoll_ctl()时才更新等待队列。降低了内核与用户层的数据迁移；
   • select()返回后每次都要遍历所有被监视的文件描述符，而epoll_wait()返回时已经将有事件发生的文件描述符放到了一个数组中，所以用户层只需要遍历有事件发生的文件描述符即可，大大降低了遍历范围；
   • select是将当前进程添加到每个被监视的socket的等待队列里面，等事件发生时，就会从所有socket的等待队列里面移除当前进程，并将当前进程放到工作队列里面，从而唤醒当前进程来处理。epoll并不直接处理进程，epoll通过epoll_create()创建的epoll例程中会有一个就绪列表，当某个socket有事件发生时，内核会将此socket的引用存入到就绪列表里面。而epoll_wait()查看就绪列表是否为空，如果为空，就阻塞进程，如果不为空，就唤醒进程。

6. epoll模型中，条件触发是指只要输入缓冲中有数据，就会一直通知该事件。也就是说如果输入缓冲中有50个字节数据时，系统会通知该事件(注册到发生变化的文件描述符)，如果服务器只读取了20字节后还剩30字节的话，仍会注册该事件。只要输入缓冲中有数据，就将以事件的方式再次注册。而边缘触发不一样，它在输入缓冲中收到数据时只注册1次该事件，即使输入缓冲中还留有数据，也不会再进行注册。epoll默认是条件触发，可通过epoll_ctl并传入EPOLLET来使用边缘触发的方式；

7. select模型是以条件触发的方式工作的，只要输入缓冲中还剩有数据，肯定会注册该事件；

8. epoll如果要使用边缘触发，则必须：

   • 通过errno验证变量的错误原因。如果read函数-1且errno = EAGAIN时，则表示缓冲区数据读取完了；
   • 必须将相应的套接字改为非租塞IO模式。通过如下方式修改：

   int flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
   fcntl(fd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);
   

   因为边缘触发方式只触发一次，所以必须要读取完数据才行。然而，由于不知道read能够几次读取完数据，所以要一直读取，直到缓冲区里面没有数据了，read函数就会返回-1，并且此时设置errno = EAGAIN。为啥要使用非阻塞呢，因为如果是阻塞的话，那么当缓冲区里面读取完了，read就会阻塞了，不会返回-1。注意，设置文件描述符为非阻塞的语句要放在epoll_ctl()之前；

9. 相比于水平触发，边缘触发的一大有点是：可以分离接收数据和处理数据的时间点。当服务器端收到数据时，服务器端可以选择读取和处理这些数据的时间点。如果是水平触发，则当输入缓冲区有数据时，如果不立刻读取掉，则每次调用epoll_wait()都会重复触发相同的事件，而且事件数也会累加，这样就可能加重服务器负担；