一、epoll使用ET
在使用epoll的时候我们需要注意两种工作方式,一种是LT(Level Trigger)方式,一种是ET(Edge Trigger)方式。ET方式的精度比LT方式高,适用于需要高并发的场景。在使用ET方式时,我们需要使用非阻塞IO,因为只有在返回EAGAIN或EWOULDBLOCK错误后才能保证一定要读或写完所有的数据。如下是使用ET模式的示例代码:
int epoll_fd = epoll_create1(0); if (epoll_fd < 0) { perror("epoll_create1 error"); exit(EXIT_FAILURE); } struct epoll_event event; event.events = EPOLLIN|EPOLLET; event.data.fd = sockfd; if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) < 0) { perror("epoll_ctl error"); exit(EXIT_FAILURE); } while(1) { struct epoll_event events[MAX_EVENTS]; int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1); if(nfds == -1) { perror("epoll_wait error"); exit(EXIT_FAILURE); } for(int i = 0; i < nfds; i++) { if(events[i].events & EPOLLIN) { // 读取事件 } else if (events[i].events & EPOLLOUT) { // 写入事件 } else if (events[i].events & (EPOLLERR | EPOLLHUP)) { // 出错事件 close(events[i].data.fd); } } }
二、epoll使用et套接口
ET方式下我们还可以使用边沿触发的套接字(et套接口),与普通套接字相比可以更好地处理并发问题。下面是et套接字的示例代码:
int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); fcntl(listenfd, F_SETFL, fcntl(listenfd, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK); struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS]; ev.events = EPOLLIN|EPOLLET; ev.data.fd = listenfd; int epollfd = epoll_create1(0); epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev); while (1) { int nfds = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENTS, -1); for(int i = 0; i < nfds; i++) { if(events[i].data.fd == listenfd) { // 边沿触发 while(1) { int connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &clientlen); if(connfd < 0) { if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) break; else perror("accept error"); } else { fcntl(connfd, F_SETFL, fcntl(connfd, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK); ev.events = EPOLLIN|EPOLLET; ev.data.fd = connfd; epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &ev); } } } else { // 处理其它ET事件 } } }
三、epoll使用udp
在使用UDP时,我们需要使用epoll的EPOLLIN事件来监听读事件,和TCP的读取方式不同,UDP使用recvfrom函数来读取数据。
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); struct sockaddr_in servaddr; memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); servaddr.sin_port = htons(port); if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1) { perror("bind error"); exit(EXIT_FAILURE); } int epollfd = epoll_create1(0); if (epollfd == -1) { perror("epoll_create1 error"); exit(EXIT_FAILURE); } struct epoll_event event; event.data.fd = sockfd; event.events = EPOLLIN; if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) == -1) { perror("epoll_ctl error"); exit(EXIT_FAILURE); } while (1) { struct epoll_event events[MAX_EVENTS]; int nfds = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENTS, -1); for(int i = 0; i < nfds; i++) { if(events[i].data.fd == sockfd) { struct sockaddr_in clientaddr; socklen_t clientaddrlen = sizeof(clientaddr); char buffer[MAXLINE]; int n = recvfrom(sockfd, buffer, MAXLINE, 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, &clientaddrlen); buffer[n] = '\0'; printf("recvfrom:%s\n", buffer); } } }
四、epoll使用共享内存
在多进程的服务中,我们可以使用共享内存来实现进程间的通信。在监听socket上使用epoll事件,接受到新的连接后,把socket的信息写入共享内存,让其它进程读取。
#includeint shmid = shmget(IPC_PRIVATE, sizeof(int), 0644|IPC_CREAT); if(shmid == -1) { perror("shmget error"); exit(EXIT_FAILURE); } int serverfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 绑定等操作 if(fork() == 0) { // 子进程 while(1) { int *p = (int*)shmat(shmid, 0, SHM_RDONLY); printf("listenfd=%d", *p); shmdt(p); } } else { // 父进程 listen(serverfd, SOMAXCONN); struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS]; int epollfd = epoll_create1(0); ev.events = EPOLLIN|EPOLLET; ev.data.fd = serverfd; epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, serverfd, &ev); while (1) { int nfds = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENTS, -1); for(int i = 0; i < nfds; i++) { if(events[i].data.fd == serverfd) { int connfd = accept(serverfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &addrlen); if(connfd < 0) { if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) break; // 内核缓冲区没有数据 else perror("accept error"); } else { fcntl(connfd, F_SETFL, fcntl(connfd, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK); int *p = (int*)shmat(shmid, NULL, 0); *p = connfd; shmdt(p); } } } } }
五、epoll使用举例
下面我们来看一个使用epoll的例子,代码实现了一个简单的HTTP服务器:
int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); fcntl(listenfd, F_SETFL, fcntl(listenfd, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK); struct sockaddr_in serveraddr; memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr)); serveraddr.sin_family = AF_INET; serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); serveraddr.sin_port = htons(port); bind(listenfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); listen(listenfd, SOMAXCONN); int epfd = epoll_create(EPOLLSIZE); struct epoll_event event, events[MAXEPOLLSIZE]; event.events = EPOLLIN | EPOLLET; event.data.fd = listenfd; epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &event); while (1) { int n = epoll_wait(epfd, events, MAXEPOLLSIZE, -1); for (int i = 0; i < n; ++i) { if (events[i].data.fd == listenfd) { struct sockaddr_in clientaddr; socklen_t addrlen = sizeof(clientaddr); int connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &addrlen); fcntl(connfd, F_SETFL, fcntl(connfd, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK); event.data.fd = connfd; event.events = EPOLLIN | EPOLLET; epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event); } else if (events[i].events & EPOLLIN) { char buf[BUFSIZE]; int connfd = events[i].data.fd; int n = read(connfd, buf, BUFSIZE); if (n <= 0) { close(connfd); epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, &events[i]); continue; } // 处理HTTP请求 char header[HEADERLEN]; resp_header(header, 200, strlen(resp), "text/plain"); write(connfd, header, strlen(header)); write(connfd, resp, strlen(resp)); close(connfd); epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, &events[i]); } } }
六、epoll使用回调通知吗
epoll基于事件驱动的方式,使用回调函数来处理事件。下面是一个简单的回调函数示例代码:
void handle_event(int epoll_fd, int fd, int event_type) { // 处理事件 } int epoll_fd = epoll_create1(0); if(epoll_fd < 0) { perror("epoll create"); exit(EXIT_FAILURE); } struct epoll_event event; event.data.fd = sockfd; event.events = EPOLLIN | EPOLLET; event.data.ptr = &handle_event; // 使用回调函数 if(epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) < 0) { perror("epoll ctl"); close(sockfd); exit(EXIT_FAILURE); } while(1) { struct epoll_event events[MAX_EVENTS]; int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1); for(int i = 0; i < nfds; i++) { int fd = events[i].data.fd; int event_type = events[i].events; void (*cb)(int, int, int) = events[i].data.ptr; (*cb)(epoll_fd, fd, event_type); } }
七、epoll原理
epoll利用了Linux内核提供的I/O事件通知机制,通过注册文件描述符将其与特定事件联系起来,当注册的事件发生时,内核会帮助我们进行触发,通知用户程序进行操作。其机制与信号机制类似,但比信号更加高效。下面是一个简单的epoll原理图:
八、epoll函数
epoll的函数包括epoll_create, epoll_ctl, epoll_wait。其中epoll_create函数用于创建一个epoll的文件描述符,epoll_ctl函数用于添加、删除或修改某个文件描述符的事件,epoll_wait函数用于等待事件的发生。
九、epoll实现原理
epoll的实现原理可以归纳为以下几个步骤:
1、创建一个epoll的文件描述符。
2、使用epoll_ctl函数注册文件描述符和对应的事件。
3、内核注册文件描述符上的事件,将其加入到一个红黑树中,根据需要创建等待队列。
4、使用epoll_wait函数等待事件的发生,如果有事件发生,内核会通知用户程序。
5、用户程序根据事件类型,进行相应的处理。