Linux中epoll用法總結（轉）

epoll是Linux內核為處理大批量句柄而作了改進的poll，是Linux下多路復用IO接口select/poll的增強版本，它能顯著減少程序在大量並發連接中只有少量活躍的情況下的系統CPU利用率。

一、epoll的優點

支持一個進程打開大數目的socket描述符。

IO效率不隨FD數目增加而線性下降。

內核微調。

二、epoll的使用

epoll有2種工作方式：LT和ET。 　　

LT（level triggered，水平觸發）是缺省的工作方式，並且同時支持block和no-block socket.在這種做法中，內核告訴你一個文件描述符是否就緒了，然后你可以對這個就緒的fd進行IO操作。如果你不作任何操作，內核還是會繼續通知你的，所以，這種模式編程出錯誤可能性要小一點。傳統的select/poll都是這種模型的代表。 　　

ET （edge-triggered，邊緣觸發）是高速工作方式，只支持no-block socket。在這種模式下，當描述符從未就緒變為就緒時，內核通過epoll告訴你。然后它會假設你知道文件描述符已經就緒，並且不會再為那個文件描述符發送更多的就緒通知，直到你做了某些操作導致那個文件描述符不再為就緒狀態了（比如，你在發送，接收或者接收請求，或者發送接收的數據少於一定量時導致了一個EWOULDBLOCK 錯誤）。但是請注意，如果一直不對這個fd作IO操作（從而導致它再次變成未就緒），內核不會發送更多的通知（only once）。

epoll相關的系統調用有3個：epoll_create, epoll_ctl和epoll_wait。在頭文件<sys/epoll.h>

1. int epoll_create(int size);

參數size：用來告訴內核要監聽的數目一共有多少個。

返回值：成功時，返回一個非負整數的文件描述符，作為創建好的epoll句柄。調用失敗時，返回-1，錯誤信息可以通過errno獲得。
    說明：創建一個epoll句柄，size用來告訴內核這個監聽的數目一共有多大。這個參數不同於select()中的第一個參數，給出最大監聽的fd+1的值。需要注意的是，當創建好epoll句柄后，它就是會占用一個fd值，所以在使用完epoll后，必須調用close()關閉，否則可能導致fd被耗盡。

2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
    參數epfd：epoll_create()函數返回的epoll句柄。

參數op：操作選項。

參數fd：要進行操作的目標文件描述符。

參數event：struct epoll_event結構指針，將fd和要進行的操作關聯起來。

返回值：成功時，返回0，作為創建好的epoll句柄。調用失敗時，返回-1，錯誤信息可以通過errno獲得。

說明：epoll的事件注冊函數，它不同與select()是在監聽事件時告訴內核要監聽什么類型的事件，而是在這里先注冊要監聽的事件類型。

參數op的可選值有以下3個：
EPOLL_CTL_ADD：注冊新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經注冊的fd的監聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個fd；
struct epoll_event結構如下：

 

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 */
};

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可以是以下幾個宏的集合：
EPOLLIN ：表示對應的文件描述符可以讀（包括對端SOCKET正常關閉）；
EPOLLOUT：表示對應的文件描述符可以寫；
EPOLLPRI：表示對應的文件描述符有緊急的數據可讀（這里應該表示有帶外數據到來）；
EPOLLERR：表示對應的文件描述符發生錯誤；
EPOLLHUP：表示對應的文件描述符被掛斷；
EPOLLET： 將EPOLL設為邊緣觸發(Edge Triggered)模式，這是相對於水平觸發(Level Triggered)來說的。
EPOLLONESHOT：只監聽一次事件，當監聽完這次事件之后，如果還需要繼續監聽這個socket的話，需要再次把這個socket加入到EPOLL隊列里
3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
    參數epfd：epoll_create()函數返回的epoll句柄。

參數events：struct epoll_event結構指針，用來從內核得到事件的集合。

參數 maxevents：告訴內核這個events有多大

參數 timeout: 等待時的超時時間，以毫秒為單位。

返回值：成功時，返回需要處理的事件數目。調用失敗時，返回0，表示等待超時。

說明：等待事件的產生。

三、示例

 

/*
使用 epoll 寫的回射服務器
將從client中接收到的數據再返回給client

*/
#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 100
#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;
    string szTemp("");

    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;
    }



    //聲明epoll_event結構體的變量,ev用於注冊事件,數組用於回傳要處理的事件
    struct epoll_event ev, events[20];

    //創建一個epoll的句柄，size用來告訴內核這個監聽的數目一共有多大
    epfd = epoll_create(256); //生成用於處理accept的epoll專用的文件描述符

    struct sockaddr_in clientaddr;
    struct sockaddr_in serveraddr;
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    //把socket設置為非阻塞方式
    //setnonblocking(listenfd);

    //設置與要處理的事件相關的文件描述符
    ev.data.fd=listenfd;

    //設置要處理的事件類型
    ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;

    //注冊epoll事件
    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);

    bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); /*配置Server socket的相關信息 */
    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事件的發生
        //返回需要處理的事件數目nfds，如返回0表示已超時。
        nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500);

        //處理所發生的所有事件
        for(i=0; i < nfds; ++i)
        {
            //如果新監測到一個SOCKET用戶連接到了綁定的SOCKET端口，建立新的連接。
            if(events[i].data.fd == listenfd)
            {
                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;

                //設置用於讀操作的文件描述符
                  ev.data.fd=connfd;

                //設置用於注冊的讀操作事件
                  ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;

                //注冊ev
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); /* 添加 */
            }
            //如果是已經連接的用戶，並且收到數據，那么進行讀入。
            else if(events[i].events&EPOLLIN)
            {
                cout << "EPOLLIN" << endl;
                if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0)
                    continue;
                if ( (n = recv(sockfd, line, sizeof(line), 0)) < 0)
                {
                    // Connection Reset:你連接的那一端已經斷開了，而你卻還試着在對方已斷開的socketfd上讀寫數據！
                    if (errno == ECONNRESET)
                    {
                        close(sockfd);
                        events[i].data.fd = -1;
                    }
                    else
                        std::cout<<"readline error"<<std::endl;
                }
                else if (n == 0) //讀入的數據為空
                {
                    close(sockfd);
                    events[i].data.fd = -1;
                }

                szTemp = "";
                szTemp += line;
                szTemp = szTemp.substr(0,szTemp.find('\r')); /* remove the enter key */
                memset(line,0,100); /* clear the buffer */
                //line[n] = '\0';
                cout << "Readin: " << szTemp << endl;

                //設置用於寫操作的文件描述符
                ev.data.fd=sockfd;

                //設置用於注冊的寫操作事件
                ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;

                //修改sockfd上要處理的事件為EPOLLOUT
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); /* 修改 */

            }
            else if(events[i].events&EPOLLOUT) // 如果有數據發送

            {
                sockfd = events[i].data.fd;
                szTemp = "Server:" + szTemp + "\n";
                send(sockfd, szTemp.c_str(), szTemp.size(), 0);


                //設置用於讀操作的文件描述符
                ev.data.fd=sockfd;

                //設置用於注冊的讀操作事件
                ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;

                //修改sockfd上要處理的事件為EPOLIN
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); /* 修改 */
            }
        } //(over)處理所發生的所有事件
    } //(over)等待epoll事件的發生

    close(epfd);
    return 0;
}