理解epoll工作原理

每一个epoll对象都有eventepoll结构体
epoll底层是一颗红黑数来管理文件描述符中的事件。
而所有添加到epoll中的事件都会与设备(网卡)驱动程序建立回调关系，也就是说，当响应的事件发生时会调用这个回调方法
当事件发生时，回调方法会拷贝一份该节点到一个队列中，该队列的用双链表实现的。
在epoll中没一个事件都会建立节点（epitem结构体）

例子：我们在编写套接字编程的代码时，要把监听套接字放在epoll中来，让epoll帮我们来进行等待连接到来，连接到来事件叫做读事件。
这时候我们通过调用函数把监听套接字放入到红黑树中，Linux内核会对每一个事件对象创建一个epintm结构体。
判断也没有事件只需要通过rdllist是否为空。

struct epitem{ struct rb_node rbn;//红黑树节点 struct list_head rdllink;//双向链表节点 struct epoll_filefd ffd; //事件句柄信息 struct eventpoll *ep; //指向其所属的eventpoll对象 struct epoll_event event; //期待发生的事件类型
}

epoll的两种工作模式

LT:水平触发，不断的提醒你有事件到来，直到你把事件全部执行完ET:边缘触发：只提醒你一次有事件到来，如果不执行，就要等下一次事件到来。ET模式下：要采用非阻塞的方式进行读操作。且要不断的读，直到读完。
如果不采用非阻塞方式读取，则可能会阻塞住。

如何使用epoll

创建句柄
int epoll_create(int size);
返回一个整数，是一个文件描述符。
使用：int epfd=epoll_create(256);添加事件到红黑树中
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
op：是一个宏
EPOLL_CTL_ADD：添加
EPOLL_CTL_MOD：修改
EPOLL_CTL_DEL：删除struct epoll_event{uint32_t     events;     //事件epoll_data_t data;        /* User data variable */
}
typedef union epoll_data {void        *ptr;int          fd; //文件描述符uint32_t     u32;uint64_t     u64;
} epoll_data_t;
一般events填EPOLLIN（读事件）、EPOLLOUT（写事件）。
返回值：成功返回0，失败返回-1//拿出事件
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
timeout：轮询检查的事件
返回值：成功返回事件到达的数量。

使用：int epfd=epoll_create(256);struct epoll_event item;item.data.fd=sock;     //添加套接字item.events=EPOLLIN   //只关心读时间epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,sock,&item);//添加事件到红黑树struct events eve[64];int num=epoll_wait(epfd,eve,64,1000);//有事件到来，会把事件的节点拷贝到eve数组中，//我们只需要遍历数组就可以进行读或者写。for(int i=0;i<num;i++){if(eve[i].events & EPOLLIN){int sock=eve[i].data.fd;开始进行读操作（进行读操作时要区分是连接到来，还只是进行读取）}else if(eve[i].event& EPOLLOUT){int sock=eve[i].data.fd;开始进行写操作}}

epoll的优点

接口使用方便: 虽然拆分成了三个函数, 但是反而使用起来更方便高效. 不需要每次循环都设置关注的文件描述符, 也做到了输入输出参数分离开
数据拷贝轻量: 只在合适的时候调用 EPOLL_CTL_ADD 将文件描述符结构拷贝到内核中, 这个操作并不频繁(而select/poll都是每次循环都要进行拷贝)
事件回调机制: 避免使用遍历, 而是使用回调函数的方式, 将就绪的文件描述符结构加入到就绪队列中,
epoll_wait 返回直接访问就绪队列就知道哪些文件描述符就绪. 这个操作时间复杂度O(1). 即使文件描述符数目很多, 效率也不会受到影响.
没有数量限制: 文件描述符数目无上限

使用epoll实现一个服务器

                                 sock.hpp//创建套接字

#pragma once
#include<iostream>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<unistd.h>
#include<cstring>
#include"log.hpp"#define LONG 5using namespace std;
class Socket{public:static void Sock(int& listen_sock){listen_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(listen_sock<0){LOG(ERROR,"socket error...");exit(1);}LOG(INFO,"socket success...");}static void Bind(int listen_sock,int port){struct sockaddr_in own;memset(&own,0,sizeof(own));own.sin_family=AF_INET;own.sin_port=htons(port);own.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;if(bind(listen_sock,(struct sockaddr*)&own,sizeof(own))<0){LOG(error,"bind error...");exit(2);}LOG(INFO,"bind sucess...");}static void Listen(int listen_sock){if(listen(listen_sock,LONG)<0){LOG(error,"listen error...");exit(3);}LOG(INFO,"listen succsee...");}
};

                                 reactor.hpp

#pragma once
#include<iostream>
#include<string>
#include<unordered_map>
#include<unistd.h>
#include<sys/epoll.h>
#include"log.hpp"
using namespace std;
#define MAX_NUM 64class Reactor;
class EventItem;typedef int(*callback_t)(EventItem *);每一个事件都要对应一个这个结构体
class EventItem
{public://定义回调函数callback_t recv_handler;callback_t send_handler;//sockint sock;//缓存string inbuffer;string outbuffer;//回指向ReactorReactor* R;public:EventItem():sock(0),R(nullptr),recv_handler(nullptr),send_handler(nullptr){}//注册回调函数void MakeCallBack(callback_t _recv,callback_t _send){recv_handler=_recv;send_handler=_send;}~EventItem(){}
};class Reactor
{private://epoll句柄int epfd;//使用哈希容器来一一对应unordered_map<int,EventItem> mp;public:Reactor(){}void InitReactor(){epfd=epoll_create(256);if(epfd<0){LOG(ERROR,"epoll_create error...");exit(5);}LOG(INFO,"epoll_create success..."+to_string(epfd));}添加事件到红黑树中void AddToEpoll(int sock,uint32_t ev,const EventItem& item){struct epoll_event event;event.events=0;event.events|=ev;event.data.fd=sock;string s=to_string(sock);if(epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,sock,&event)<0){LOG(ERROR,"epoll_ctl add error...sock:"+s);}else{mp.insert({sock,item});LOG(INFO,"epoll_ctl add success...sock:"+s);}}删除红黑树中的事件void RevokeEpoll(int sock){if(epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,sock,nullptr)<0){string s=to_string(sock);LOG(ERROR,"epoll_ctl del error...sock:"+s);}删除哈希中的映射mp.erase(sock);}void Assignment(int timeout){struct epoll_event revs[MAX_NUM];int num=epoll_wait(epfd,revs,MAX_NUM,timeout);事件到来轮询recv中的节点for(int i=0;i<num;i++){int sock=revs[i].data.fd;uint32_t mask=revs[i].events;if(mask & EPOLLIN){if(mp[sock].recv_handler)mp[sock].recv_handler(&mp[sock]);调用回调函数进行读}else if(mask & EPOLLOUT){if(mp[sock].send_handler)mp[sock].send_handler(&mp[sock]);调用回调函数进行写}}}~Reactor(){if(epfd>=0)close(epfd);}
};

                                 insertface.hpp

#pragma once
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include"reactor.hpp"
#include"util.hpp"int recver(EventItem* eve);连接到来
int accepter(EventItem* eve)
{struct sockaddr_in oth;socklen_t len=sizeof(oth);int sock=accept(eve->sock,(struct sockaddr*)&oth,&len);if(sock<0){}else{SelNonBlock(sock);EventItem item;item.sock=sock;item.R=eve->R;item.MakeCallBack(recver,nullptr);Reactor* ptr=eve->R;ptr->AddToEpoll(sock,EPOLLIN|EPOLLET,item);}
}只写了连接到来的接口，读没有写
int recver(EventItem* eve)
{}

                                 log.hpp//日志，方便知道走到哪里了

#pragma once
#include<iostream>
#include<string>
#include<time.h>using namespace std;#define INFO 1
#define ERROR 2采用宏来调用，具有可读性
#define LOG(str1,str2) log(#str1,str2,__FILE__,__LINE__)void log(string str1,string str2,string str3,int line)
{cout<<"["<<str1<<"]"<<"["<<time(nullptr)<<"]"<<"["<<str2<<"]"<<"["<<str3<<"]"<<"["<<line<<"]"<<endl;
}

                                 util.hpp

#pragma once
#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>设置非阻塞
void SelNonBlock(int sock)
{int fl = fcntl(sock, F_GETFL);fcntl(sock, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK);
}

                                 server.cc

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include"sock.hpp"
#include"reactor.hpp"
#include"insertface.hpp"
#include"util.hpp"
int main(int argc,char* argv[])
{if(argc!=2){exit(4);}int port=atoi(argv[1]);int listen_sock=-1;创建套接字Socket::Sock(listen_sock);Socket::Bind(listen_sock,port);Socket::Listen(listen_sock);创建Reactor,并初始化Reactor Re;Re.InitReactor();创建监听套接字对应的结构EventItem item;item.sock=listen_sock;item.R=&Re;把监听套接字设置成非阻塞SelNonBlock(listen_sock);注册回调函数，我这里把读注册了accept，没有注册写item.MakeCallBack(accepter,nullptr);添加到红黑树中，采用ET模式Re.AddToEpoll(listen_sock,EPOLLIN|EPOLLET,item);int timeout=1000;一直调用检查事件是否到来while(true){Re.Assignment(timeout);}
}整个的精髓是，把 epoll 和    读写分开了，采用了回调函数的方法，只不要管reactor.hpp，只需要在insertface.hpp中添加函数就行。

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epoll的两种工作模式

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