Linux Epoll介绍和程序实例

清疚 2022-08-26 11:21 13阅读 0赞

Linux Epoll介绍和程序实例 [ http://blog.csdn.net/sparkliang/article/details/4770655][http_blog.csdn.net_sparkliang_article_details_4770655]

1. Epoll是何方神圣？

Epoll可是当前在Linux下开发大规模并发网络程序的热门人选，Epoll 在Linux2.6内核中正式引入，和select相似，其实都**I/O多路复用技术而已**，并没有什么神秘的。

其实在Linux下设计并发网络程序，向来不缺少方法，比如典型的Apache模型（Process Per Connection，简称PPC），TPC（Thread PerConnection）模型，以及select模型和poll模型，那为何还要再引入Epoll这个东东呢？那还是有得说说的…

2. 常用模型的缺点

如果不摆出来其他模型的缺点，怎么能对比出Epoll的优点呢。

2.1 PPC/TPC模型

这两种模型思想类似，就是**让每一个到来的连接一边自己做事去，别再来烦我**。只是PPC是为它开了一个进程，而TPC开了一个线程。可是别烦我是有代价的，它要时间和空间啊，连接多了之后，那么多的进程/线程切换，这开销就上来了；因此这类模型能接受的最大连接数都不会高，一般在几百个左右。

2.2 select模型

1. 最大并发数限制，因为一个进程所打开的FD（文件描述符）是有限制的，由FD\_SETSIZE设置，默认值是1024/2048，因此Select模型的最大并发数就被相应限制了。自己改改这个FD\_SETSIZE？想法虽好，可是先看看下面吧…

2. 效率问题，select每次调用都会线性扫描全部的FD集合，这样效率就会呈现线性下降，把FD\_SETSIZE改大的后果就是，大家都慢慢来，什么？都超时了？？！！

3. 内核/用户空间 内存拷贝问题，如何让内核把FD消息通知给用户空间呢？在这个问题上select采取了内存拷贝方法。

2.3 poll模型

基本上效率和select是相同的，select缺点的2和3它都没有改掉。

3. Epoll的提升

把其他模型逐个批判了一下，再来看看Epoll的改进之处吧，其实把select的缺点反过来那就是Epoll的优点了。

3.1. Epoll没有最大并发连接的限制，上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于2048, **一般来说这个数目和系统内存关系很大**，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。

3.2. 效率提升，Epoll最大的优点就在于它**只管你“活跃”的连接**，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中，Epoll的效率就会远远高于select和poll。

3.3. 内存拷贝，Epoll在这点上使用了“**共享内存**”，这个内存拷贝也省略了。

4. Epoll为什么高效

Epoll的高效和其数据结构的设计是密不可分的，这个下面就会提到。

首先回忆一下select模型，当有I/O事件到来时，select通知应用程序有事件到了快去处理，而应用程序必须轮询所有的FD集合，测试每个FD是否有事件发生，并处理事件；代码像下面这样：

int res = select(maxfd+1, &readfds, NULL, NULL, 120);

if(res > 0)

for(int i = 0; i < MAX\_CONNECTION; i++)

if(FD\_ISSET(allConnection\[i\],&readfds))

handleEvent(allConnection\[i\]);

// if(res == 0) handle timeout, res < 0 handle error

Epoll不仅会告诉应用程序有I/0事件到来，还会告诉应用程序相关的信息，这些信息是应用程序填充的，因此根据这些信息应用程序就能直接定位到事件，而不必遍历整个FD集合。

intres = epoll\_wait(epfd, events, 20, 120);

for(int i = 0; i < res;i++)

handleEvent(events\[n\]);

5. Epoll关键数据结构

前面提到Epoll速度快和其数据结构密不可分，其关键数据结构就是：

structepoll\_event \{

\_\_uint32\_t events;     // Epoll events

epoll\_data\_t data;     // User datavariable

\};

typedefunion epoll\_data \{

void \*ptr;

int fd;

\_\_uint32\_t u32;

\_\_uint64\_t u64;

\} epoll\_data\_t;

可见epoll\_data是一个union结构体,借助于它应用程序可以保存很多类型的信息:fd、指针等等。有了它，应用程序就可以直接定位目标了。

6. 使用Epoll

既然Epoll相比select这么好，那么用起来如何呢？会不会很繁琐啊…先看看下面的三个函数吧，就知道Epoll的易用了。

intepoll\_create(int size);

生成一个Epoll专用的文件描述符，其实是申请一个内核空间，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，大小自定，只要内存足够。

intepoll\_ctl(int epfd,intop,int fd, structepoll\_event \*event);

控制某个Epoll文件描述符上的事件：注册、修改、删除。其中参数epfd是epoll\_create()创建Epoll专用的文件描述符。相对于select模型中的FD\_SET和FD\_CLR宏。

intepoll\_wait(int epfd,structepoll\_event \* events,int maxevents,int timeout);

等待I/O事件的发生；参数说明：

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；

返回发生事件数。

相对于select模型中的select函数。

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