epoll使用详解（精髓）

秒速五厘米 2022-07-05 15:26 177阅读 0赞

epoll - I/O event notification facility

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，在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. int epoll\_create(int size);  
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。

2. 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，struct epoll\_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 ：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

3. int epoll\_wait(int epfd, struct epoll\_event \* events, int maxevents, 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，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。

4、关于ET、LT两种工作模式：  
可以得出这样的结论:  
ET模式仅当状态发生变化的时候才获得通知,这里所谓的状态的变化并不包括缓冲区中还有未处理的数据,也就是说,如果要采用ET模式,需要一直read/write直到出错为止,很多人反映为什么采用ET模式只接收了一部分数据就再也得不到通知了,大多因为这样;而LT模式是只要有数据没有处理就会一直通知下去的.

那么究竟如何来使用epoll呢？其实非常简单。  
通过在包含一个头文件\#include <sys/epoll.h> 以及几个简单的API将可以大大的提高你的网络服务器的支持人数。

首先通过create\_epoll(int maxfds)来创建一个epoll的句柄，其中maxfds为你epoll所支持的最大句柄数。这个函数会返回一个新的epoll句柄，之后的所有操作将通过这个句柄来进行操作。在用完之后，记得用close()来关闭这个创建出来的epoll句柄。

之后在你的网络主循环里面，每一帧的调用epoll\_wait(int epfd, epoll\_event events, int max events, int timeout)来查询所有的网络接口，看哪一个可以读，哪一个可以写了。基本的语法为：  
nfds = epoll\_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);  
其中kdpfd为用epoll\_create创建之后的句柄，events是一个epoll\_event\*的指针，当epoll\_wait这个函数操作成功之后，epoll\_events里面将储存所有的读写事件。max\_events是当前需要监听的所有socket句柄数。最后一个timeout是 epoll\_wait的超时，为0的时候表示马上返回，为-1的时候表示一直等下去，直到有事件范围，为任意正整数的时候表示等这么长的时间，如果一直没有事件，则范围。一般如果网络主循环是单独的线程的话，可以用-1来等，这样可以保证一些效率，如果是和主逻辑在同一个线程的话，则可以用0来保证主循环的效率。

epoll\_wait范围之后应该是一个循环，遍利所有的事件。

几乎所有的epoll程序都使用下面的框架：

for( ; ; )  
\{  
nfds = epoll\_wait(epfd,events,20,500);  
for(i=0;i<nfds;++i)  
\{  
if(events\[i\].data.fd==listenfd) //有新的连接  
\{  
connfd = accept(listenfd,(sockaddr \*)&clientaddr, &clilen); //accept这个连接  
ev.data.fd=connfd;  
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;  
epoll\_ctl(epfd,EPOLL\_CTL\_ADD,connfd,&ev); //将新的fd添加到epoll的监听队列中  
\}  
else if( events\[i\].events&EPOLLIN ) //接收到数据，读socket  
\{  
n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0 //读  
ev.data.ptr = md; //md为自定义类型，添加数据  
ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;  
epoll\_ctl(epfd,EPOLL\_CTL\_MOD,sockfd,&ev);//修改标识符，等待下一个循环时发送数据，异步处理的精髓  
\}  
else if(events\[i\].events&EPOLLOUT) //有数据待发送，写socket  
\{  
struct myepoll\_data\* md = (myepoll\_data\*)events\[i\].data.ptr; //取数据  
sockfd = md->fd;  
send( sockfd, md->ptr, strlen((char\*)md->ptr), 0 ); //发送数据  
ev.data.fd=sockfd;  
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;  
epoll\_ctl(epfd,EPOLL\_CTL\_MOD,sockfd,&ev); //修改标识符，等待下一个循环时接收数据  
\}  
else  
\{  
//其他的处理  
\}  
\}  
\}

下面给出一个完整的服务器端例子：

\#include <iostream>  
\#include <sys/socket.h>  
\#include <sys/epoll.h>  
\#include <netinet/in.h>  
\#include <arpa/inet.h>  
\#include <fcntl.h>  
\#include <unistd.h>  
\#include <stdio.h>  
\#include <errno.h>

using namespace std;

\#define MAXLINE 5  
\#define OPEN\_MAX 100  
\#define LISTENQ 20  
\#define SERV\_PORT 5000  
\#define INFTIM 1000

void setnonblocking(int sock)  
\{  
int opts;  
opts=fcntl(sock,F\_GETFL);  
if(opts<0)  
\{  
perror("fcntl(sock,GETFL)");  
exit(1);  
\}  
opts = opts|O\_NONBLOCK;  
if(fcntl(sock,F\_SETFL,opts)<0)  
\{  
perror("fcntl(sock,SETFL,opts)");  
exit(1);  
\}  
\}

int main(int argc, char\* argv\[\])  
\{  
int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds, portnumber;  
ssize\_t n;  
char line\[MAXLINE\];  
socklen\_t clilen;

if ( 2 == argc )  
\{  
if( (portnumber = atoi(argv\[1\])) < 0 )  
\{  
fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv\[0\]);  
return 1;  
\}  
\}  
else  
\{  
fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv\[0\]);  
return 1;  
\}

//声明epoll\_event结构体的变量,ev用于注册事件,数组用于回传要处理的事件

struct epoll\_event ev,events\[20\];  
//生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符

epfd=epoll\_create(256);  
struct sockaddr\_in clientaddr;  
struct sockaddr\_in serveraddr;  
listenfd = socket(AF\_INET, SOCK\_STREAM, 0);  
//把socket设置为非阻塞方式

//setnonblocking(listenfd);

//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;  
//ev.events=EPOLLIN;

//注册epoll事件

epoll\_ctl(epfd,EPOLL\_CTL\_ADD,listenfd,&ev);  
bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));  
serveraddr.sin\_family = AF\_INET;  
char \*local\_addr="127.0.0.1";  
inet\_aton(local\_addr,&(serveraddr.sin\_addr));//htons(portnumber);

serveraddr.sin\_port=htons(portnumber);  
bind(listenfd,(sockaddr \*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));  
listen(listenfd, LISTENQ);  
maxi = 0;  
for ( ; ; ) \{  
//等待epoll事件的发生

nfds=epoll\_wait(epfd,events,20,500);  
//处理所发生的所有事件

for(i=0;i<nfds;++i)  
\{  
if(events\[i\].data.fd==listenfd)//如果新监测到一个SOCKET用户连接到了绑定的SOCKET端口，建立新的连接。

\{  
connfd = accept(listenfd,(sockaddr \*)&clientaddr, &clilen);  
if(connfd<0)\{  
perror("connfd<0");  
exit(1);  
\}  
//setnonblocking(connfd);

char \*str = inet\_ntoa(clientaddr.sin\_addr);  
cout << "accapt a connection from " << str << endl;  
//设置用于读操作的文件描述符

ev.data.fd=connfd;  
//设置用于注测的读操作事件

ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;  
//ev.events=EPOLLIN;

//注册ev

epoll\_ctl(epfd,EPOLL\_CTL\_ADD,connfd,&ev);  
\}  
else if(events\[i\].events&EPOLLIN)//如果是已经连接的用户，并且收到数据，那么进行读入。

\{  
cout << "EPOLLIN" << endl;  
if ( (sockfd = events\[i\].data.fd) < 0)  
continue;  
if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) \{  
if (errno == ECONNRESET) \{  
close(sockfd);  
events\[i\].data.fd = -1;  
\} else  
std::cout<<"readline error"<<std::endl;  
\} else if (n == 0) \{  
close(sockfd);  
events\[i\].data.fd = -1;  
\}  
line\[n\] = '/0';  
cout << "read " << line << endl;  
//设置用于写操作的文件描述符

ev.data.fd=sockfd;  
//设置用于注测的写操作事件

ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;  
//修改sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT

//epoll\_ctl(epfd,EPOLL\_CTL\_MOD,sockfd,&ev);

\}  
else if(events\[i\].events&EPOLLOUT) // 如果有数据发送

\{  
sockfd = events\[i\].data.fd;  
write(sockfd, line, n);  
//设置用于读操作的文件描述符

ev.data.fd=sockfd;  
//设置用于注测的读操作事件

ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;  
//修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN

epoll\_ctl(epfd,EPOLL\_CTL\_MOD,sockfd,&ev);  
\}  
\}  
\}  
return 0;  
\}

客户端直接连接到这个服务器就好了。。

引用：[http://blog.chinaunix.net/u/16292/showart\_1844376.html][http_blog.chinaunix.net_u_16292_showart_1844376.html]

本文来自CSDN博客，转载请标明出处：[http://blog.csdn.net/ljx0305/archive/2009/04/11/4065058.aspx][http_blog.csdn.net_ljx0305_archive_2009_04_11_4065058.aspx]

[http_blog.chinaunix.net_u_16292_showart_1844376.html]: http://blog.chinaunix.net/u/16292/showart_1844376.html
[http_blog.csdn.net_ljx0305_archive_2009_04_11_4065058.aspx]: http://blog.csdn.net/ljx0305/archive/2009/04/11/4065058.aspx