Linux网络编程——I/O复用函数之epoll
https://blog.csdn.net/lianghe_work/article/details/46544567
一、epoll概述
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。
二、epoll操作过程需要的四个接口函数
四接口函数分别是:
#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 close(int epfd);int epoll_create(int size);
功能:
该函数生成一个epoll专用的文件描述符(其余的接口函数一般都用使用这个专用的文件描述符)
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:-1int 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:-1int 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
int close(int epfd);
在用完之后,记得用close()来关闭这个创建出来的epoll句柄
三、epoll示例:
接下来我们epoll实现udp同时收发数据
#include <string.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/select.h> #include <sys/time.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <sys/epoll.h> int main(int argc,char *argv[]) { int udpfd = 0; int ret = 0; struct sockaddr_in saddr; struct sockaddr_in caddr; bzero(&saddr,sizeof(saddr)); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port = htons(8000); saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); bzero(&caddr,sizeof(caddr)); caddr.sin_family = AF_INET; caddr.sin_port = htons(8000); //创建套接字 if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0) { perror("socket error"); exit(-1); } //套接字端口绑字 if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)) != 0) { perror("bind error"); close(udpfd); exit(-1); } printf("input: \"sayto 192.168.220.X\" to sendmsg to somebody\033[32m\n"); 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 = udpfd; // 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udp描述符udpfd 加入监听事件 ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, udpfd, &event); if(-1 == ret){ perror("epoll_ctl"); return -1; } while(1) { // 监视并等待多个文件(标准输入,udp套接字)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); write(1,"UdpQQ:",6); 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 fgets(buf, sizeof(buf), stdin); buf[strlen(buf) - 1] = '\0'; if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0) { char ipbuf[16] = ""; inet_pton(AF_INET, buf+6, &caddr.sin_addr);//给addr套接字地址再赋值. printf("\rsay to %s\n",inet_ntop(AF_INET,&caddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf))); continue; } else if(strcmp(buf, "exit")==0) { close(udpfd); exit(0); } sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&caddr, sizeof(caddr)); } else if( ( udpfd == wait_event.data.fd ) && ( EPOLLIN == wait_event.events & EPOLLIN )){ //udp套接字 struct sockaddr_in addr; char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = ""; socklen_t addrlen = sizeof(addr); bzero(&addr,sizeof(addr)); recvfrom(udpfd, buf, 100, 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen); printf("\r\033[31m[%s]:\033[32m%s\n",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf); } } else if(0 == ret){ // 超时 printf("time out\n"); } } return 0; }运行结果:
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