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  • epoll的LT和ET模式

    原理參考该博客

    从man手冊中,得到ET和LT的详细描写叙述例如以下


    EPOLL事件有两种模型:
    Edge Triggered (ET)
    Level Triggered (LT)

    假如有这样一个样例:
    1. 我们已经把一个用来从管道中读取数据的文件句柄(RFD)加入到epoll描写叙述符
    2. 这个时候从管道的还有一端被写入了2KB的数据
    3. 调用epoll_wait(2),而且它会返回RFD,说明它已经准备好读取操作
    4. 然后我们读取了1KB的数据
    5. 调用epoll_wait(2)......

    Edge Triggered 工作模式:
    假设我们在第1步将RFD加入到epoll描写叙述符的时候使用了EPOLLET标志。那么在第5步调用epoll_wait(2)之后将有可能会挂起,由于剩余的数据还存在于文件的输入缓冲区内,并且数据发出端还在等待一个针对已经发出数据的反馈信息。

    仅仅有在监视的文件句柄上发生了某个事件的时候 ET 工作模式才会汇报事件。因此在第5步的时候。调用者可能会放弃等待仍在存在于文件输入缓冲区内的剩余数据。在上面的样例中。会有一个事件产生在RFD句柄上,由于在第2步运行了一个写操作,然后,事件将会在第3步被销毁。由于第4步的读取操作没有读空文件输入缓冲区内的数据,因此我们在第5步调用 epoll_wait(2)完毕后,是否挂起是不确定的。

    epoll工作在ET模式的时候。必须使用非堵塞套接口,以避免因为一个文件句柄的堵塞读/堵塞写操作把处理多个文件描写叙述符的任务饿死。

    最好以以下的方式调用ET模式的epoll接口,在后面会介绍避免可能的缺陷。
       i    基于非堵塞文件句柄
       ii   仅仅有当read(2)或者write(2)返回EAGAIN时才须要挂起,等待。但这并非说每次read()时都须要循环读,直到读到产生一个EAGAIN才觉得此次事件处理完毕,当read()返回的读到的数据长度小于请求的数据长度时,就能够确定此时缓冲中已没有数据了。也就能够觉得此事读事件已处理完毕。

    Level Triggered 工作模式
    相反的,以LT方式调用epoll接口的时候,它就相当于一个速度比較快的poll(2)。而且不管后面的数据是否被使用。因此他们具有相同的职能。由于即使使用ET模式的epoll。在收到多个chunk的数据的时候仍然会产生多个事件。调用者能够设定EPOLLONESHOT标志。在 epoll_wait(2)收到事件后epoll会与事件关联的文件句柄从epoll描写叙述符中禁止掉。因此当EPOLLONESHOT设定后,使用带有 EPOLL_CTL_MOD标志的epoll_ctl(2)处理文件句柄就成为调用者必须作的事情。


    然后详解ET, LT:

    LT(level triggered)是缺省的工作方式,而且同一时候支持block和no-block socket.在这样的做法中,内核告诉你一个文件描写叙述符是否就绪了,然后你能够对这个就绪的fd进行IO操作。假设你不作不论什么操作,内核还是会继续通知你的,所以,这样的模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这样的模型的代表.

    ET(edge-triggered)是快速工作方式,仅仅支持no-block socket。在这样的模式下,当描写叙述符从未就绪变为就绪时。内核通过epoll告诉你。然后它会如果你知道文件描写叙述符已经就绪,而且不会再为那个文件描写叙述符发送很多其它的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描写叙述符不再为就绪状态了(比方,你在发送,接收或者接收请求,或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误)。可是请注意,假设一直不正确这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪),内核不会发送很多其它的通知(only once),只是在TCP协议中,ET模式的加速效用仍须要很多其它的benchmark确认(这句话不理解)。

    在很多測试中我们会看到假设没有大量的idle -connection或者dead-connection,epoll的效率并不会比select/poll高非常多。可是当我们遇到大量的idle- connection(比如WAN环境中存在大量的慢速连接),就会发现epoll的效率大大高于select/poll。

    (未測试)



    另外,当使用epoll的ET模型来工作时。当产生了一个EPOLLIN事件后。
    读数据的时候须要考虑的是当recv()返回的大小假设等于请求的大小。那么非常有可能是缓冲区还有数据未读完,也意味着该次事件还没有处理完,所以还须要再次读取
    while(rs)
    {
      buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);
      if(buflen < 0)
      {
        // 因为是非堵塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可读
        // 在这里就当作是该次事件已处理处.
        if(errno == EAGAIN)
         break;
        else
         return;
       }
       else if(buflen == 0)
       {
         // 这里表示对端的socket已正常关闭.
       }
       if(buflen == sizeof(buf)
         rs = 1;   // 须要再次读取
       else
         rs = 0;
    }


    还有。假如发送端流量大于接收端的流量(意思是epoll所在的程序读比转发的socket要快),因为是非堵塞的socket,那么send()函数尽管返回,但实际缓冲区的数据并未真正发给接收端,这样不断的读和发,当缓冲区满后会产生EAGAIN错误(參考man send),同一时候,不理会这次请求发送的数据.所以,须要封装socket_send()的函数用来处理这样的情况,该函数会尽量将数据写完再返回,返回-1表示出错。在socket_send()内部,当写缓冲已满(send()返回-1,且errno为EAGAIN),那么会等待后再重试.这样的方式并不非常完美,在理论上可能会长时间的堵塞在socket_send()内部,但暂没有更好的办法.

    ssize_t socket_send(int sockfd, const char* buffer, size_t buflen)
    {
      ssize_t tmp;
      size_t total = buflen;
      const char *p = buffer;

      while(1)
      {
        tmp = send(sockfd, p, total, 0);
        if(tmp < 0)
        {
          // 当send收到信号时,能够继续写,但这里返回-1.
          if(errno == EINTR)
            return -1;

          // 当socket是非堵塞时,如返回此错误,表示写缓冲队列已满,
          // 在这里做延时后再重试.
          if(errno == EAGAIN)
          {
            usleep(1000);
            continue;
          }

          return -1;
        }

        if((size_t)tmp == total)
          return buflen;

        total -= tmp;
        p += tmp;
      }

      return tmp;

    }


    详细请看代码:

    #include <iostream>
    #include <fcntl.h>
    #include <assert.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <sys/epoll.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <memory.h>
    #include <errno.h>
    using namespace std;
    
    void setnonblocking(int fd)//设置fd为非堵塞
    {
    	int flag = fcntl(fd,F_GETFL);
    	if(flag < 0)printf("fcntl error
    ");
    	flag = fcntl(fd,F_SETFL,flag|O_NONBLOCK);
    	if(flag < 0)printf("fcntl error
    ");
    }
    void addfd(int epollfd,int fd,bool UES_ET)//加入fd到epoll中。UES_ET表示是否使用ET模式
    {
    	struct epoll_event event;
    	event.data.fd = fd;
    	event.events = EPOLLIN;
    	if(UES_ET)event.events |= EPOLLET;
    	epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&event);
    	setnonblocking(fd);
    }
    void lt(epoll_event* events,int num,int epollfd,int listenfd)//水平模式
    {
    	int i;
    	for(i = 0;i < num;i++)
    	{
    		int fd = events[i].data.fd;
    		if(fd == listenfd)//新连接到达
    		{
    			struct sockaddr_in client;
    			socklen_t client_len = sizeof(client);
    			int connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&client,&client_len);
    			assert(connfd != -1);
    			addfd(epollfd,connfd,false);
    		}
    		else
    		{
    			int buffer_len = 10;
    			char buffer[buffer_len];
    			if(events[i].events & EPOLLIN)
    			{
    				int count = recv(fd,buffer,buffer_len-1,0);
    				if(count < 0)
    				{
    					printf("recv error
    ");
    					close(fd);
    				}
    				else if(count == 0)
    				{
    					printf("client close
    ");
    					close(fd);
    				}
    				else
    				{
    					buffer[count] = '';
    					printf("receive %d byte char ,there are :%s
    ",count,buffer);
    				}
    			}
    		}
    	}
    }
    void et(epoll_event* events,int num,int epollfd,int listenfd)
    {
    	int i;
    	for(i = 0;i < num;i++)
    	{
    		int fd = events[i].data.fd;
    		if(fd == listenfd)
    		{
    			int connfd = accept(listenfd,NULL,NULL);
    			assert( connfd > 0);
    			addfd(epollfd,connfd,true);//开启ET模式
    		}
    		else
    		{
    			if(events[i].events & EPOLLIN)
    			{
    				int buffer_len = 10;
    				char buffer[buffer_len];
    				while(true)//读全然部数据
    				{
    					int count = recv(fd,buffer,buffer_len-1,0);
    
    					if(count < 0)
    					{
    						if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK)
    							printf("there is no left data
    ");
    						else
    						{
    							printf("receive error
    ");
    							close(fd);
    						}
    						break;
    					}
    					else if(count == 0)
    					{
    						close(fd);
    						printf("client close
    ");
    						break;
    					}
    					else
    					{
    						buffer[count] = '';
    						printf("receive %d byte char ,there are :%s
    ",count,buffer);
    					}
    				}
    			}
    		}
    	}
    }
    int main(int argc,char* argv[])
    {
    	if(argc != 3)printf("usage %s ip_address port
    ",basename(argv[0]));
    	struct sockaddr_in server;
    	bzero(&server,sizeof(server));
    	server.sin_family = AF_INET;
    	server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    	inet_pton(AF_INET,argv[1],&server.sin_addr);
    	int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    	assert(listenfd >= 0);
    	int opt = 1;
    	int res = setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));//设置地址重用
    	assert(res == 0);
    	socklen_t addrlen = sizeof(server);
    	res = bind(listenfd,(struct sockaddr *)&server,addrlen);
    	assert(res != -1);
    	res = listen(listenfd,100);
    	assert(res != -1);
    	int epollfd = epoll_create(100);
    	addfd(epollfd,listenfd,true);//连接仅仅会到达一次,所以用ET模式
    	int MAX_EVENTS = 10;
    	epoll_event events[MAX_EVENTS];
    	while(true)
    	{
    		int num = epoll_wait(epollfd,events,MAX_EVENTS,-1);
    		if(num < 0)break;
    		//lt(events,num,epollfd,listenfd);
    		et(events,num,epollfd,listenfd);
    	}
    }
    客户端能够使用telnet模拟。telnet ip port 登陆后,输入数据就可以

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