epoll使用很简单
epoll的使用
epoll
是在 2.6 内核中提出的,是之前的 select() 和 poll() 的增强版本。相对于 select() 和 poll() 来说,epoll 更加灵活,没有描述符限制。epoll 使用一个文件描述符管理多个描述符,将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中,这样在用户空间和内核空间的 copy 只需一次。
epoll 操作过程需要三个接口,分别如下:
#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
int epoll_create(int size);
功能:
该函数生成一个 epoll 专用的文件描述符(创建一个 epoll 的句柄)。
参数:
size: 用来告诉内核这个监听的数目一共有多大,参数 size 并不是限制了 epoll 所能监听的描述符最大个数,只是对内核初始分配内部数据结构的一个建议。自从 linux 2.6.8 之后,size 参数是被忽略的,也就是说可以填只有大于 0 的任意值。需要注意的是,当创建好
epoll 句柄后,它就是会占用一个 fd 值,在 linux 下如果查看 /proc/ 进程 id/fd/,是能够看到这个 fd 的,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。
返回值:
成功:epoll 专用的文件描述符
失败:-1
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
功能:
epoll 的事件注册函数,它不同于 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:
epfd: epoll 专用的文件描述符,epoll_create()的返回值
op: 表示动作,用三个宏来表示: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;
fd: 需要监听的文件描述符
event: 告诉内核要监听什么事件,struct epoll_event 结构如下:
// 保存触发事件的某个文件描述符相关的数据(与具体使用方式有关)
typedef union epoll_data
{
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;
// 感兴趣的事件和被触发的事件
struct epoll_event
{
__uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
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
返回值:
成功:0
失败:-1
int epoll_wait( int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout );
功能:
等待事件的产生,收集在 epoll 监控的事件中已经发送的事件,类似于 select() 调用。
参数:
epfd: epoll 专用的文件描述符,epoll_create()的返回值
events: 分配好的 epoll_event 结构体数组,epoll 将会把发生的事件赋值到events 数组中(events 不可以是空指针,内核只负责把数据复制到这个 events 数组中,不会去帮助我们在用户态中分配内存)。
maxevents: maxevents 告之内核这个 events 有多大 。
timeout: 超时时间,单位为毫秒,为 -1 时,函数为阻塞
返回值:
成功:返回需要处理的事件数目,如返回 0 表示已超时。
失败:-1
epoll 对文件描述符的操作有两种模式:LT(level trigger)和 ET(edge trigger)。LT 模式是默认模式,LT 模式与 ET 模式的区别如下:
LT 模式:当 epoll_wait 检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序可以不立即处理该事件。下次调用 epoll_wait 时,会再次响应应用程序并通知此事件。
ET 模式:当 epoll_wait 检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序必须立即处理该事件。如果不处理,下次调用
epoll_wait 时,不会再次响应应用程序并通知此事件。
ET 模式在很大程度上减少了 epoll 事件被重复触发的次数,因此效率要比 LT 模式高。epoll 工作在 ET 模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。
接下来,我们将上面的例子,改为用 epoll 实现:
epoll.c
#include <sys/epoll.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int ret;
int fd;
ret = mkfifo("test_fifo", 0666); // 创建有名管道
if(ret != 0)
{
perror("mkfifo:");
}
fd = open("test_fifo", O_RDWR); // 读写方式打开管道
if(fd < 0)
{
perror("open fifo");
return -1;
}
ret = 0;
struct epoll_event event; // 告诉内核要监听什么事件
struct epoll_event wait_event;
int epfd = epoll_create(10); // 创建一个 epoll 的句柄,参数要大于 0, 没有太大意义
if( -1 == epfd )
{
perror ("epoll_create");
return -1;
}
event.data.fd = 0; // 标准输入
event.events = EPOLLIN; // 表示对应的文件描述符可以读
// 事件注册函数,将标准输入描述符 0 加入监听事件
ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &event);
if(-1 == ret)
{
perror("epoll_ctl");
return -1;
}
event.data.fd = fd; // 有名管道
event.events = EPOLLIN; // 表示对应的文件描述符可以读
// 事件注册函数,将有名管道描述符 fd 加入监听事件
ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);
if(-1 == ret)
{
perror("epoll_ctl");
return -1;
}
ret = 0;
while(1)
{
// 监视并等待多个文件(标准输入,有名管道)描述符的属性变化(是否可读)
// 没有属性变化,这个函数会阻塞,直到有变化才往下执行,这里没有设置超时
ret = epoll_wait(epfd, &wait_event, 2, -1);
//ret = epoll_wait(epfd, &wait_event, 2, 1000);
if(ret == -1){ // 出错
close(epfd);
perror("epoll");
}else if(ret > 0){ // 准备就绪的文件描述符
char buf[100] = {0};
if( ( 0 == wait_event.data.fd )
&& ( EPOLLIN == wait_event.events & EPOLLIN ) ){ // 标准输入
read(0, buf, sizeof(buf));
printf("stdin buf = %s\n", buf);
}else if( ( fd == wait_event.data.fd )
&& ( EPOLLIN == wait_event.events & EPOLLIN ) ){ // 有名管道
read(fd, buf, sizeof(buf));
printf("fifo buf = %s\n", buf)
}
}else if(0 == ret){ // 超时
printf("time out\n");
}
}
close(epfd);
return 0;
}
mkfifo.c
#include <sys/select.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
//select_demo(8);
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int ret;
int fd;
ret = mkfifo("test_fifo", 0666); // 创建有名管道
if(ret != 0)
{
perror("mkfifo:");
}
fd = open("test_fifo", O_RDWR); // 读写方式打开管道
if(fd < 0)
{
perror("open fifo");
return -1;
}
while(1)
{
char *str = "this is for test";
write(fd, str, strlen(str)); // 往管道里写内容
printf("after write to fifo\n");
sleep(5);
}
return 0;
}
epoll 的优点主要是一下几个方面:
1)监视的描述符数量不受限制,它所支持的 FD 上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于 2048,举个例子,在 1GB 内存的机器上大约是 10 万左右,具体数目可以 cat /proc/sys/fs/file-max 察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。select() 的最大缺点就是进程打开的 fd 是有数量限制的。这对于连接数量比较大的服务器来说根本不能满足。虽然也可以选择多进程的解决方案(
Apache 就是这样实现的),不过虽然 Linux 上面创建进程的代价比较小,但仍旧是不可忽视的,加上进程间数据同步远比不上线程间同步的高效,所以也不是一种完美的方案。
2)I/O 的效率不会随着监视 fd 的数量的增长而下降。select(),poll() 实现需要自己不断轮询所有 fd 集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而 epoll 其实也需要调用 epoll_wait() 不断轮询就绪链表,期间也可能多次睡眠和唤醒交替,但是它是设备就绪时,调用回调函数,把就绪fd 放入就绪链表中,并唤醒在 epoll_wait() 中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替,但是 select() 和 poll() 在“醒着”的时候要遍历整个 fd 集合,而 epoll 在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的 CPU 时间。这就是回调机制带来的性能提升。
3)select(),poll() 每次调用都要把 fd 集合从用户态往内核态拷贝一次,而 epoll 只要一次拷贝,这也能节省不少的开销。
本文学习资料来自:
https://blog.csdn.net/tennysonsky/article/details/45745887
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