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  • Linux下EPoll通信模型简析

            EPoll基于I/O的事件通知机制,由系统通知用户那些SOCKET触发了那些相关I/O事件。事件中包括相应的文件描写叙述符以及事件类型。这样应用程序能够针对事件以及事件的source做相应的处理(Acception,Read,Write,Error)。

    相比原先的SELECT模型(用户主动依次检查SOCKET),变成被动等待系统告知处于活跃状态的SOCKET,性能提升不少(不须要依次遍历全部的SOCKET,而仅仅是对活跃SOCKET进行事件处理)。

      基本步骤:

      擅长对大量并发用户的请求进行及时处理。完毕server与client的数据交互。一个简单实现过程例如以下:

      (1) 创建侦听socket:ListenSock,将该描写叙述符设定为非堵塞模式。调用Listen()函数在该套接字上侦听连接请求。

      (2) 使用epoll_create()函数创建文件描写叙述,设定可管理的最大socket描写叙述符数目。

      (3) 将ListenSock注冊进EPoll中进行监測

      (4) EPoll监视启动。epoll_wait()等待epoll事件发生。

      (5)假设epoll事件表明有新的连接请求,则调用accept()函数。并将新建立连接加入到EPoll中。若为读写或者报错等,调用相应的Handle进行处理。

      (6) 继续监视。直至停止。


    上诉过程仅仅是一个简单的线性实例。在实际的应用过程中,为了提高监视效率,经常将EPOLL监听到的事件交给其它专门的任务线程进行处理,以提高EPoll监视的效率。

      主要涉及API

      1.EPoll创建

      int epoll_create(int size)

      该函数生成一个epoll专用文件描写叙述符。当中的參数是指定生成描写叙述符的最大范围。在linux-2.4.32内核中依据size大小初始化哈希表的大小,在linux2.6.10内核中该參数无用,使用红黑树管理全部的文件描写叙述符,而不是hash.

      2、epoll_ctl函数

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

      该函数用于控制某个文件描写叙述符上的事件。能够注冊事件,改动事件,删除事件。

      參数:epfd:由 epoll_create 生成的epoll专用文件描写叙述符;

      op:操作类型,有例如以下取值:

      EPOLL_CTL_ADD 注冊、

      EPOLL_CTL_MOD 改动、

      EPOLL_CTL_DEL 删除

      fd:要控制的文件描写叙述符;

      event:指向epoll_event的指针; 假设调用成功返回0,不成功返回-1

      epoll_event 结构体的events字段是表示感兴趣的事件,取值为:

      EPOLLIN:表示相应的文件描写叙述符能够读;

      EPOLLOUT:表示相应的文件描写叙述符能够写;

      EPOLLPRI:表示相应的文件描写叙述符有紧急的数据可读;

      EPOLLERR:表示相应的文件描写叙述符错误发生;

      EPOLLHUP:表示相应的文件描写叙述符被挂断;

      EPOLLET:表示相应的文件描写叙述符有事件发生;

      3、事件等待函数

      int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,intmaxevents,int timeout)

      该函数用于轮询I/O事件的发生;

      參数: epfd:由epoll_create 生成的epoll专用的文件描写叙述符;

      epoll_event:用于回传等待处理的事件数组;

      maxevents:每次能处理的事件数;

      timeout:等待I/O事件发生的超时值(ms);-1永不超时,直到有事件产生才触发。0马上返回

      主要数据结构:

      typedef union epoll_data {

      void *ptr;

      int fd;

      __uint32_t u32;

      __uint64_t u64;

      } epoll_data_t;

      struct epoll_event {

      __uint32_t events; /* Epoll events */

      epoll_data_t data; /* User data variable */

      };

      一般我们在编程时,利用event变量存储事件相应的文件描写叙述符以及事件类型。

      实例代码

      server段代码

      int EPollServer()

      {

      int srvPort = 6888;

      initSrvSocket(srvPort);

      /* 创建 epoll 句柄,把监听socket增加到epoll集合里 */

      epollfd = epoll_create(MAX_EVENTS);

      struct epoll_event event;

      event.events = EPOLLIN | EPOLLET;

      event.data.fd = srvfd;

      if ( epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, srvfd, &event) < 0 )

      {

      printf(“epoll Add Failed: fd=%d ”, srvfd);

      return -1;

      }

      printf( “epollEngine startup:port %d”, srvPort);

      while(1)

      {

      /*等待事件发生*/

      int nfds = epoll_wait(epollfd, eventList, MAX_EVENTS, -1);

      if ( nfds == -1 )

      {

      printf( “epoll_wait”);

      continue;

      }

      /* 处理全部事件 */

      int n = 0;

      for (; n < nfds; n++)

      handleEvent(eventList + n);

      }

      close(epollfd);

      close(srvfd);

      };

      在事件处理handleEvent中(分为连接事件处理以及数据接收发送事件)

      void handleEvent(struct epoll_event* pEvent)

      {

      if (pEvent->data.fd == srvfd)

      {

      AcceptConn(srvfd);

      }else{

      RecvData(pEvent->data.fd);

      SendData(pEvent->data.fd);

      epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, pEvent->data.fd, pEvent);

      }

      }

      //从标准输入读取数据,发送给server端,server端在原样返回。client再接收并予以显示

      void handle(int sockfd)

      {

      char sendline[MAXLINE];

      char recvline[MAXLINE];

      int n;

      for (;;) {

      if (fgets(sendline, MAXLINE, stdin) == NULL)

      break;

      if (read(STDIN_FILENO, sendline, MAXLINE) == 0)

      break;

      n = write(sockfd, sendline, strlen(sendline));

      n = read(sockfd, recvline, MAXLINE);

      if (n == 0) {

      printf(“echoclient: server terminatedprematurely ”);

      break;

      }

      write(STDOUT_FILENO, recvline, n);

      //假设用标准库的缓存流输出有时会出现故障

      //fputs(recvline, stdout);

      }

      }

      执行结果(Linux下截图麻烦,直接复制控制台结果)

      client:

      administrator@ubuntu:~$ ./echoclient

      welcome to echoclient

      123456

      123456

      server端:

      administrator@ubuntu:~/source/EPollProject$ ./EPoll

      epollEngine startup port 6888

      handleEvent function, HANDLE: 3, EVENT is 1

      Accept Connection: 5

      handleEvent function, HANDLE: 5, EVENT is 1

      RecvData function

      SOCKET HANDLE: 5: CONTENT: 123456

      content is 123456

      SendData function

      SendData: 123456

      注:

      1.此处仅仅是学习了EPoll基本模型。在实际应用中。为了提高EPoll模型的监视效率,一般在监视线程中仅仅做监视,只是事件处理工作,而是将事件交付其它线程处理。

      2. 为了提高事件处理的效率,所以我们尽量避免在有事件时开辟线程处理,处理完关闭。一般在系统启动时会创建线程池。将事件交与线程池中的空暇线程进行处理。在事件的处理过程中不会有县城的创建、销毁等操作。效率也提高了。




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