epoll介紹

epoll的行為與poll(2)相似，監(jiān)視多個有IO事件的文件描述符。epoll除了提供select/poll那種IO事件的水平觸發(fā)(Level Triggered)外，還提供了邊緣觸發(fā)(Edge Triggered)，這就使得用戶空間程序有可能緩存IO狀態(tài)，減少epoll_wait/epoll_pwait的調(diào)用，提高應(yīng)用程序效率。

epoll_create(2) 創(chuàng)建一個新的epoll實例，并返回一個引用該實例的文件描述符

epoll_ctl(2) 創(chuàng)建epoll實例后，注冊對感興趣的文件描述符。當(dāng)前注冊在epoll實例上的文件描述符集被稱為epoll集合。

epoll_wait(2) 等待I/O事件，如果當(dāng)前沒有事件可用，則阻塞調(diào)用線程。

水平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)

epoll事件分布接口既可以表現(xiàn)為邊緣觸發(fā)(ET)，也可以表現(xiàn)為水平觸發(fā)(LT)。這兩種機(jī)制的區(qū)別

可以這樣描述。假設(shè)有這種情況發(fā)生:

表示管道(rfd)的讀側(cè)的文件描述符在epoll實例上注冊。

管道寫入器在管道的寫入端寫入2 kB的數(shù)據(jù)。

調(diào)用epoll_wait(2)將返回rfd作為就緒文件描述符。

管道讀取器從rfd讀取1kb的數(shù)據(jù)。

epoll_wait(2)調(diào)用完成。

如果使用邊緣觸發(fā)標(biāo)志將rfd文件描述符注冊到epoll接口，那么第五步的epoll_wait(2)的調(diào)用可能會掛起，盡管文件輸入緩沖區(qū)仍然有1kb數(shù)據(jù)可讀；同時，遠(yuǎn)程對等端可能正在期望基于它已發(fā)送的數(shù)據(jù)的應(yīng)答。這樣做的原因是，只有在被監(jiān)視文件描述符上發(fā)生更改時，邊緣觸發(fā)模式才交付事件。因此，在步驟5中，調(diào)用者可能會以等待那些仍在輸入緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)的狀態(tài)下結(jié)束。

在上面的例子中，將生成rfd上的一個事件，因為在2中完成了寫入，而在3中使用了該事件。由于在4中完成的讀操作不會消耗整個緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，所以在步驟5中完成的對epoll_wait(2)的調(diào)用可能會無限期阻塞。

使用EPOLLET標(biāo)志的應(yīng)用程序應(yīng)該使用非阻塞文件描述符，以避免在處理多個文件描述符時出現(xiàn)有阻塞的讀寫?zhàn)囸I任務(wù)。建議使用epoll作為邊沿觸發(fā)(EPOLLET)接口的方式如下:

i、 具有非阻塞文件描述符

ii、只有在read(2)或write(2)返回EAGAIN后才等待事件。

相反，當(dāng)EPOLLET作為水平觸發(fā)接口使用時(默認(rèn)情況下，沒有指定EPOLLET)， epoll只是一個更快的poll(2)，并且可以在使用后者的任何地方使用，因為它具有相同的語義。

Epoll的優(yōu)點：

1、支持一個進(jìn)程打開大數(shù)目的socket描述符(FD)

select能打開的文件描述符有一定的限制，FD_SETSIZE設(shè)置，默認(rèn)值是2048，有兩種解決方法，1、修改它的值，然后重新編譯內(nèi)核。2、使用多進(jìn)程加入要并發(fā)20w個客戶，那么就要開100進(jìn)程；epoll則沒有這個限制，它所支持的FD上限是最大可以打開文件的數(shù)目，這個數(shù)字一般遠(yuǎn)大于2048,舉個例子,在1GB內(nèi)存的機(jī)器上大約是2萬左右，具體數(shù)目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般來說這個數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大。

2、IO效率不隨FD數(shù)目增加而線性下降

select/poll采用輪詢的方式掃描文件描述符，文件描述符數(shù)量越多，性能越差；內(nèi)核 / 用戶空間內(nèi)存拷貝問題，select/poll需要復(fù)制大量的句柄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生巨大的開銷；select/poll返回的是含有整個句柄的數(shù)組，應(yīng)用程序需要遍歷整個數(shù)組才能發(fā)現(xiàn)哪些句柄發(fā)生了事件，導(dǎo)致效率呈現(xiàn)線性下降。但是epoll不存在這個問題，它只會對"活躍"的socket進(jìn)行操作---這是因為在內(nèi)核實現(xiàn)中epoll是根據(jù)每個fd上面的callback函數(shù)實現(xiàn)的。

3、支持邊緣觸發(fā)模式

select/poll的觸發(fā)方式是水平觸發(fā)，應(yīng)用程序如果沒有完成對一個已經(jīng)就緒的文件描述符進(jìn)行IO操作，那么之后每次select/poll調(diào)用還是會將這些文件描述符通知進(jìn)程。

4、使用mmap加速內(nèi)核與用戶空間的消息傳遞。

select/poll和epoll都需要內(nèi)核把FD消息通知給用戶空間，如何避免不必要的內(nèi)存拷貝很重要，在這點上，select/poll需要復(fù)制整個FD數(shù)組，產(chǎn)生巨大的開銷；而epoll是通過內(nèi)核于用戶空間mmap同一塊內(nèi)存實現(xiàn)的。

epoll的系統(tǒng)調(diào)用

epoll_create

int epoll_create(int size);

int epoll_create1(int flags);

創(chuàng)建一個epoll的句柄。自從linux2.6.8之后，size參數(shù)是被忽略的，更推薦使用epoll_crete1(0)來替代，flags可以設(shè)置EPOLL_CLOEXEC標(biāo)志

epoll_ctl

#include

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

該系統(tǒng)調(diào)用對文件描述符epfd引用的epoll(7)實例執(zhí)行控制操作。它請求對目標(biāo)文件描述符fd執(zhí)行操作op。

epfd : epoll_create創(chuàng)建的文件描述符.

op ：參數(shù)的有效參數(shù)為:

EPOLL_CTL_ADD

在文件描述符epfd引用的epoll實例上注冊目標(biāo)文件描述符fd。

EPOLL_CTL_MOD

修改已注冊描述符fd關(guān)聯(lián)的事件。

EPOLL_CTL_DEL

從epfd引用的epoll實例中刪除(取消注冊)目標(biāo)文件描述符fd。該事件將被忽略，并且可以是NULL

fd ：待監(jiān)聽的fd

epoll_event : 描述鏈接到文件描述符fd的對象，它的定義如下

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成員是由以下可用事件類型的零個或多個組合在一起組成的位掩碼：

EPOLLIN ：關(guān)聯(lián)的文件描述符可以讀(包括對端SOCKET正常關(guān)閉)；

EPOLLOUT：關(guān)聯(lián)的文件描述符可以寫；

EPOLLPRI：關(guān)聯(lián)的文件描述符有緊急的數(shù)據(jù)可讀(這里應(yīng)該表示有帶外數(shù)據(jù)到來)；

EPOLLERR：關(guān)聯(lián)的文件描述符發(fā)生錯誤；

EPOLLHUP：關(guān)聯(lián)的文件描述符被掛斷；

EPOLLRDHUP：流套接字對等關(guān)閉連接，或半關(guān)閉寫。(當(dāng)使用邊緣觸發(fā)監(jiān)視時，此標(biāo)記對于編寫簡單代碼檢測對等端是否關(guān)閉特別有用。2.6.17引入)

EPOLLET： 將EPOLL設(shè)為邊緣觸發(fā)(Edge Triggered)模式，這是相對于水平觸發(fā)(Level Triggered)來說的。

EPOLLONESHOT：只監(jiān)聽一次事件，當(dāng)監(jiān)聽完這次事件之后，如果還需要繼續(xù)監(jiān)聽這個fd的話，需要再次把這個fd加入到EPOLL隊列里

它們在內(nèi)核頭文件里的定義如下：

33

34 enum EPOLL_EVENTS

35 {

36 EPOLLIN = 0x001,

37 #define EPOLLIN EPOLLIN

38 EPOLLPRI = 0x002,

39 #define EPOLLPRI EPOLLPRI

40 EPOLLOUT = 0x004,

41 #define EPOLLOUT EPOLLOUT

42 EPOLLRDNORM = 0x040,

43 #define EPOLLRDNORM EPOLLRDNORM

44 EPOLLRDBAND = 0x080,

45 #define EPOLLRDBAND EPOLLRDBAND

46 EPOLLWRNORM = 0x100,

47 #define EPOLLWRNORM EPOLLWRNORM

48 EPOLLWRBAND = 0x200,

49 #define EPOLLWRBAND EPOLLWRBAND

50 EPOLLMSG = 0x400,

51 #define EPOLLMSG EPOLLMSG

52 EPOLLERR = 0x008,

53 #define EPOLLERR EPOLLERR

54 EPOLLHUP = 0x010,

55 #define EPOLLHUP EPOLLHUP

56 EPOLLRDHUP = 0x2000,

57 #define EPOLLRDHUP EPOLLRDHUP

58 EPOLLEXCLUSIVE = 1u << 28,

59 #define EPOLLEXCLUSIVE EPOLLEXCLUSIVE

60 EPOLLWAKEUP = 1u << 29,

61 #define EPOLLWAKEUP EPOLLWAKEUP

62 EPOLLONESHOT = 1u << 30,

63 #define EPOLLONESHOT EPOLLONESHOT

64 EPOLLET = 1u << 31

65 #define EPOLLET EPOLLET

66 };

67

68

69 /* Valid opcodes ( "op" parameter ) to issue to epoll_ctl(). */

70 #define EPOLL_CTL_ADD 1 /* Add a file descriptor to the interface. */

71 #define EPOLL_CTL_DEL 2 /* Remove a file descriptor from the interface. */

72 #define EPOLL_CTL_MOD 3 /* Change file descriptor epoll_event structure. */

epoll_wait

#include

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,

int maxevents, int timeout);

int epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event *events,

int maxevents, int timeout,

const sigset_t *sigmask);

等待在epoll監(jiān)控的事件中已經(jīng)發(fā)生的事件。

epfd : epoll_create() 的返回值.

events : 分配好的epoll_event結(jié)構(gòu)體數(shù)組，epoll將會把發(fā)生的事件賦值到events數(shù)組中(events不可以是空指針，內(nèi)核只負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)復(fù)制到這個events數(shù)組中，不會去幫助我們在用戶態(tài)中分配內(nèi)存)

maxevents : maxevents告知內(nèi)核這個events有多大，這個 maxevents的值大于0(否則Error ：Invalid argument)

timeout : 超時時間(毫秒，0會立即返回，-1將不確定，也有說法說是永久阻塞)。如果函數(shù)調(diào)用成功，返回對應(yīng)I/O上已準(zhǔn)備好的文件描述符數(shù)目，如返回0表示已超時，它會阻塞直到

一個文件描述符有事件發(fā)生;

信號處理器中斷;

超時;

epoll示例程序

此程序簡單測試一下三個API，注冊標(biāo)準(zhǔn)輸出的描述符到epoll，監(jiān)視標(biāo)準(zhǔn)輸出的讀事件，觸發(fā)后回顯一遍，quit退出程序.

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

typedef std::vector PollFdList;

int main(int argc ,char **argv)

{

int fd;

char buf[1024];

int i,res,real_read, maxfd;

if((fd=open("/dev/stdin",O_RDONLY|O_NONBLOCK)) < 0)

{

fprintf(stderr,"open data1 error:%s",strerror(errno));

return 1;

}

PollFdList m_pollfds;

int epfd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);

struct epoll_event ev;

ev.events = EPOLLIN | EPOLLPRI;

ev.data.fd = fd;

epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);

m_pollfds.resize(1024);

while(1)

{

int ret = epoll_wait(epfd, m_pollfds.data(), m_pollfds.size(), 5000);

if (ret < 0)

{

printf("ePoll error : %s\n",strerror(errno));

return 1;

}

if(ret == 0){

printf("ePoll timeout\n");

continue;

}

for (i = 0; i< 1; i++)

{

if (m_pollfds[i].events & EPOLLIN)

{

memset(buf, 0, 1024);

real_read = read(m_pollfds[i].data.fd, buf, 1024);

if (real_read < 0)

{

if (errno != EAGAIN)

{

printf("read eror : %s\n",strerror(errno));

continue;

}

}

else if (!real_read)

{

close(m_pollfds[i].data.fd);

m_pollfds[i].events = 0;

}

else

{

if (i == 0)

{

buf[real_read] = '\0';

printf("%s", buf);

if ((buf[0] == 'q') || (buf[0] == 'Q'))

{

printf("quit\n");

return 1;

}

}

else

{

buf[real_read] = '\0';

printf("%s", buf);

}

}

}

}

}

exit(0);

}

./test

hello

hello

hello epoll

hello epoll

ePoll timeout

quit

quit

quit

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的epoll监听文件_epoll使用详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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