zoukankan      html  css  js  c++  java
  • epoll机制和简述

    在linux的网络编程中,很长的时间都在使用select来做事件触发。在linux新的内核中,有了一种替换它的机制,就是epoll。相比于select,epoll最大的好处在于它不会随着监听fd数目的增长而降低效率。因为在内核中的select实现中,它是采用轮询来处理的,轮询的fd数目越多,自然耗时越多。并且,linux/posix_types.h头文件有这样的声明:

    #define__FD_SETSIZE   1024

             表示select最多同时监听1024个fd,当然,可以通过修改头文件再重编译内核来扩大这个数目,但这似乎并不治本。


    epoll的接口非常简单,一共就三个函数
    1.创建epoll句柄
       int epfd = epoll_create(intsize);                                                                   

           创建一个epoll的句柄,size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数,给出最大监听的fd+1的值。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
    函数声明:int epoll_create(int size)
    该 函数生成一个epoll专用的文件描述符。它其实是在内核申请一空间,用来存放你想关注的socket fd上是否发生以及发生了什么事件。size就是你在这个epoll fd上能关注的最大socket fd数。随你定好了。只要你有空间。可参见上面与select之不同
    2.将被监听的描述符添加到epoll句柄或从epool句柄中删除或者对监听事件进行修改

    函数声明:int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
    该函数用于控制某个epoll文件描述符上的事件,可以注册事件,修改事件,删除事件。
    参数:
    epfd:由 epoll_create 生成的epoll专用的文件描述符;
    op:要进行的操作例如注册事件,可能的取值EPOLL_CTL_ADD 注册、EPOLL_CTL_MOD 修 改、EPOLL_CTL_DEL 删除

    fd:关联的文件描述符;
    event:指向epoll_event的指针;
    如果调用成功返回0,不成功返回-1

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

       epoll的事件注册函数,它不同与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。

               第一个参数是epoll_create()的返回值,
               第二个参数表示动作,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;
             第三个参数是需要监听的fd,
              第四个参数是告诉内核需要监听什么事件,structepoll_event结构如下:

    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 */
    };

            events可以是以下几个宏的集合
             EPOLLIN:            触发该事件,表示对应的文件描述符上有可读数据。(包括对端SOCKET正常关闭);
             EPOLLOUT:         触发该事件,表示对应的文件描述符上可以写数据;
            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。
    如:
    struct epoll_event ev;
    //设置与要处理的事件相关的文件描述符
    ev.data.fd=listenfd;
    //设置要处理的事件类型
    ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
    //注册epoll事件
    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);
    3.等待事件触发,当超过timeout还没有事件触发时,就超时。
       int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, intmaxevents, int timeout);
        等待事件的产生,类似于select()调用。参数events用来从内核得到事件的集合,maxevents告之内核这个events有多大(数组成员的个数)这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size,参数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1将不确定,也有说法说是永久阻塞)。
        该函数返回需要处理的事件数目,如返回0表示已超时。
        返回的事件集合在events数组中,数组中实际存放的成员个数是函数的返回值。返回0表示已经超时。
    函数声明:int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,int maxevents,int timeout)
    该函数用于轮询I/O事件的发生;
    参数:
    epfd:由epoll_create 生成的epoll专用的文件描述符;
    epoll_event:用于回传代处理事件的数组;
    maxevents:每次能处理的事件数;
    timeout:等待I/O事件发生的超时值(单位我也不太清楚);-1相当于阻塞,0相当于非阻塞。一般用-1即可
    返回发生事件数。
    epoll_wait运行的原理是
    等侍注册在epfd上的socket fd的事件的发生,如果发生则将发生的sokct fd和事件类型放入到events数组中。
    并 且将注册在epfd上的socket fd的事件类型给清空,所以如果下一个循环你还要关注这个socket fd的话,则需要用epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,listenfd,&ev)来重新设置socket fd的事件类型。这时不用EPOLL_CTL_ADD,因为socket fd并未清空,只是事件类型清空。这一步非常重要。
    ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    从man手册中,得到ET和LT的具体描述如下
    EPOLL事件有两种模型:
    Edge Triggered(ET)       //高速工作方式,错误率比较支持no_block socket (非阻塞socket)
    LevelTriggered(LT)       //缺省工作方式,即默认的工作方式,支持blocksocketno_blocksocket,错误率比较

    假如有这样一个例子:(LT方式,即默认方式下,内核会继续通知,可以读数据,ET方式,内核不会再通知,可以读数据)
    1.我们已经把一个用来从管道中读取数据的文件句柄(RFD)添加到epoll描述符
    2. 这个时候从管道的另一端被写入了2KB的数据
    3. 调用epoll_wait(2),并且它会返回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:
            如果我们在第1步将RFD添加到epoll描述符的时候使用了EPOLLET标志,那么在第5步调用epoll_wait(2)之后将有可能会挂起,因为剩余的数据还存在于文件的输入缓冲区内,而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。只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。在上面的例子中,会有一个事件产生在RFD句柄上,因为在第2步执行了一个写操作,然后,事件将会在第3步被销毁。因为第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)完成后,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。最好以下面的方式调用ET模式的epoll接口,在后面会介绍避免可能的缺陷。(LT方式可以解决这种缺陷)
      i   基于非阻塞文件句柄
      ii  只有当read(2)或者write(2)返回EAGAIN时(认为读完)才需要挂起,等待。但这并不是说每次read()时都需要循环读,直到读到产生一个EAGAIN才认为此次事件处理完成,当read()返回的读到的数据长度小于请求的数据长度时(即小于sizeof(buf)),就可以确定此时缓冲中已没有数据了,也就可以认为此事读事件已处理完成。

    Level Triggered工作模式         (默认的工作方式)
         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较快的poll(2),并且无论后面的数据是否被使用,因此他们具有同样的职能。因为即使使用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。调用者可以设定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。

    然后详细解释ET, LT:
             //没有对就绪的fd进行IO操作,内核会不断的通知。
             LT(leveltriggered)是缺省的工作方式并且同时支持block和no-blocksocket在这种做法中,内核告诉你一个文件描述符是否就绪了,然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作,内核还是会继续通知你的,所以,这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表。
              //没有对就绪的fd进行IO操作,内核不会再进行通知。
             ET(edge-triggered)是高速工作方式只支持no-blocksocket。在这种模式下,当描述符从未就绪变为就绪时,内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪,并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如,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)。但是请注意,如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪),内核不会发送更多的通知(only once),不过在TCP协议中,ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认(这句话不理解)。

    另外,当使用epoll的ET模型(epoll的非默认工作方式)来工作时,当产生了一个EPOLLIN事件后,
            读数据的时候需要考虑的是当recv()返回的大小如果等于要求的大小,即sizeof(buf),那么很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,所以还需要再次读取:
    while(rs)           //ET模型
    {
              buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);
              if(buflen < 0)
              {
                            //由于是非阻塞的模式,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 || errno == EINT)  //即当buflen<0且errno=EAGAIN时,表示没有数据了。(读/写都是这样)
                                   break;
                             else

  • 相关阅读:
    MFC对话框编程详细学习笔记
    VS2013 MFC基于对话框编程
    Java学到什么程度可以找到第一份工作
    搞定操作系统面试,看这篇就够了
    搞定计算机网络面试,看这篇就够了
    一千行 MySQL 学习笔记
    后端工程师技术面试复习大纲
    爬虫功能
    昨天的一卦,真的太形象,可惜我就是不敢断
    基于maven+ssm的增删改查之批量删除
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/still-smile/p/11692213.html
Copyright © 2011-2022 走看看