socket -- epoll模型

1. epoll和select的区别

2. epool提供的函数

2.1 epoll_create

2.2 epoll_ctl

2.3 epoll_wait

3. LT模式和ET模式

4. 程序代码

总结

1. epoll和select的区别

I/O多路有select和epoll。

select当有事件发生时，会去轮训检查加入的1-max的全部监控集合的描述符，找到发生事件的fd。显而易见，当待监控连接是数以十万计的，返回的只是数百个活跃连接事件，这就是低效率的表现。可见，处理并发上万个连接时，select就完全力不从心了。

epoll同样可以实现select做的事情，而且更高效。

返回 == epoll_fd描述符

poll_create() epoll_ctrl(epoll_fd描述符，添加或者删除待监控的连接fd)

返回事件的活跃连接fd == epoll_wait（ epoll描述符）

与select相比，epoll只会返回发生事件的events集合和发生事件的数量，效率高。

2. epool提供的函数

2.1 epoll_create

#include <sys/epoll.h>int epoll_create(int size)函数说明：参数size：必须设置一个大于0的值。返回值：调用成功返回一个非负值的文件描述符fd，调用失败返回-1。

2.2 epoll_ctl

有了epoll_fd之后，我们需要将我们需要检测事件的其他fd绑定到这个epoll_fd上，或者修改一个已经绑定上去的fd的事件类型，或者在不需要时将fd从epollfd上解绑，需要使用epoll_ctl函数。

#include <sys/epoll.h>int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

函数说明：

参数epfd：调用epoll_create函数创建的epoll_fd。

参数op：操作类型，取值有EPOLL_CTL_ADD、EPOLL_CTL_MOD和EPOLL_CTL_DEL，分别表示向epoll_fd上添加、修改和移除一个其他fd，当取值是EPOLL_CTL_DEL，第四个参数event忽略不计，可以设置为NULL。

参数fd：即需要被操作的fd。

参数event：是一个epoll_event结构体的地址，epoll_event结构体定义下面会详细介绍。

返回值：调用成功返回0，调用失败返回-1，可以通过errno错误码获取具体的错误原因。

epoll_event结构体定义如下：

struct epoll_event {uint32_t  events; // 需要检测的fd事件，取值与poll函数一样epoll_data_t data; // 用户自定义数据};typedef union epoll_data {void    *ptr;int      fd;   //监控的fduint32_t u32;uint64_t u64;} epoll_data_t;

epoll_event支持的事件宏如下表：

事件宏	描述
EPOLLIN	数据可读（包括普通数据&优先数据）
EPOLLOUT	数据可写（包括普通数据&优先数据）
EPOLLRDHUP	TCP连接被对端关闭，或者关闭了写操作
EPOLLPRI	高优先级数据可读，例如TCP带外数据
EPOLLERR	错误
EPOLLHUP	挂起
EPOLLET	边缘触发模式
EPOLLONESHOT	最多触发其上注册的事件一次

2.3 epoll_wait

创建了epoll_fd，设置好某个fd上需要检测事件并将该fd绑定到epoll_fd上去后，就调用epoll_wait检测事件了。

#include <sys/epoll.h>int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

函数说明：

参数epfd：调用epoll_create函数创建的epoll_fd。

参数events：是一个epoll_event结构数组的首地址，这是一个输出参数，函数调用成功后，events中存放的是与就绪事件相关epoll_event结构体数组。

参数maxevents：数组元素的个数。

参数timeout：超时时间，单位是毫秒，如果设置为0，epoll_wait会立即返回。-1 阻塞等待，有事件循环。>0 定时，毫秒。

返回值：调用成功会返回有事件的fd数目；如果返回0表示超时；调用失败返回-1。

3. LT模式和ET模式

设置方式

ev.events = EPOLLIN;//使用默认LT模式

ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;//监听读状态同时设置ET模式

LT：（Level_triggered，水平触发）：

当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据一次性全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用 epoll_wait()时，它还会通知你在没读写完的文件描述符上继续读写，当然如果你一直不去读写，它会一直通知你，如果系统中有大量你不需要读写的就绪文件描述符，而它们每次都会返回，这样会大大降低处理程序检索自己关心的就绪文件描述符的效率。

当接收buffer长度小于接收缓存区数据的长度时，会分包，会连续出发事件多次，循环recv，直到接收完。

ET：（Edge_triggered，边缘触发）：

当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用epoll_wait()时，它不会通知你，也就是它只会通知你一次，直到该文件描述符上出现第二次可读写事件才会通知你，这种模式比水平触发效率高，系统不会充斥大量你不关心的就绪文件描述符。

4. 程序代码

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <string.h>#define BUFFER_LENGTH  8196
#define EVENTS_LENGTH   128char rbuffuf[BUFFER_LENGTH] = {0};
char wbuffuf[BUFFER_LENGTH] = {0};int main() {// blockint listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  // if (listenfd == -1) return -1;
// listenfdstruct sockaddr_in servaddr;servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);servaddr.sin_port = htons(9999);if (-1 == bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr))) {return -2;}//fd --> epollint epfd = epoll_create(1); //只需大于零struct epoll_event ev, events[EVENTS_LENGTH];ev.events = EPOLLIN;ev.data.fd = listenfd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev); //epoll非阻塞printf("fd : %d , %d \n", epfd, listenfd);while(1){int nready = epoll_wait(epfd, events, EVENTS_LENGTH, 1000);printf("----- nready = %d\n", nready);int i = 0;for(i = 0; i<nready; i++){int clientfd =  events[i].data.fd; //发生事件的fd.if(listenfd == clientfd){ //severstruct sockaddr_in client;socklen_t len = sizeof(client);int counfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client, &len);if(counfd == -1)break;printf("accept = %d  \n" , counfd);ev.events = EPOLLIN ;ev.data.fd = counfd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, counfd, &ev); //epoll非阻塞}else if(events[i].events & EPOLLIN){ //client 读int n = recv(clientfd, rbuffuf, BUFFER_LENGTH, 0);if(n > 0){rbuffuf[n] = '\0';printf("recv = %s, n =%d\n", rbuffuf, n);memcpy(wbuffuf, rbuffuf , BUFFER_LENGTH);ev.events = EPOLLOUT ;ev.data.fd = clientfd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, clientfd , &ev);}}else if(events[i].events & EPOLLOUT){ //写int sendlen = send(clientfd, wbuffuf, BUFFER_LENGTH, 0);printf("sendlen =%d\n", sendlen);ev.events = EPOLLIN ;ev.data.fd = clientfd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, clientfd , &ev);}        }}
}

总结

epoll监视的描述符数量不受限制
epoll不同于select和poll轮询的方式，而是通过每个fd定义的回调函数来实现的，只有就绪的fd才会执行回调函数。

一般在fd数量比较多，但某段时间内，就绪事件fd数量较少的情况下，epoll才会体现出它的优势，也就是说socket连接数量较大时而活跃连接较少时epoll模型更高效。