現(xiàn)在有這么一個場景：我是一個很忙的大老板，我有100個手機，手機來信息了，我的秘書就會告訴我“老板，你的手機來信息了?！蔽液苌鷼猓业拿貢褪沁@樣子，每次手機來信息就只告訴我來信息了，老板趕緊去看。但是她從來不把話說清楚：到底是哪個手機來信息??！我可有100個手機?。∮谑牵抑荒芤粋€一個手機去查看，來確定到底是哪幾個手機來信息了。這就是IO復用中select模型的缺點！老板心想，要是秘書能把來信息的手機直接拿到我桌子上就好了，那么我的效率肯定大增（這就是epoll模型）。
那我們先來總結一下select模型的缺點：
單個進程能夠監(jiān)視的文件描述符的數(shù)量存在最大限制，通常是1024，當然可以更改數(shù)量，但由于select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；(在linux內核頭文件中，有這樣的定義：#define __FD_SETSIZE 1024)
內核 / 用戶空間內存拷貝問題，select需要復制大量的句柄數(shù)據(jù)結構，產生巨大的開銷；
select返回的是含有整個句柄的數(shù)組，應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；select的觸發(fā)方式是水平觸發(fā)，應用程序如果沒有完成對一個已經就緒的文件描述符進行IO操作，那么之后每次select調用還是會將這些文件描述符通知進程。
設想一下如下場景：有100萬個客戶端同時與一個服務器進程保持著TCP連接。而每一時刻，通常只有幾百上千個TCP連接是活躍的(事實上大部分場景都是這種情況)。如何實現(xiàn)這樣的高并發(fā)？
粗略計算一下，一個進程最多有1024個文件描述符，那么我們需要開1000個進程來處理100萬個客戶連接。如果我們使用select模型，這1000個進程里某一段時間內只有數(shù)個客戶連接需要數(shù)據(jù)的接收，那么我們就不得不輪詢1024個文件描述符以確定究竟是哪個客戶有數(shù)據(jù)可讀，想想如果1000個進程都有類似的行為，那系統(tǒng)資源消耗可有多大??！
針對select模型的缺點，epoll模型被提出來了！
epoll模型的優(yōu)點
支持一個進程打開大數(shù)目的socket描述符
IO效率不隨FD數(shù)目增加而線性下降
使用mmap加速內核與用戶空間的消息傳遞
epoll的兩種工作模式
LT(level triggered，水平觸發(fā)模式)是缺省的工作方式，并且同時支持 block 和 non-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(xù)通知你的，所以，這種模式編程出錯誤可能性要小一點。比如內核通知你其中一個fd可以讀數(shù)據(jù)了，你趕緊去讀。你還是懶懶散散，不去讀這個數(shù)據(jù)，下一次循環(huán)的時候內核發(fā)現(xiàn)你還沒讀剛才的數(shù)據(jù)，就又通知你趕緊把剛才的數(shù)據(jù)讀了。這種機制可以比較好的保證每個數(shù)據(jù)用戶都處理掉了。
ET(edge-triggered，邊緣觸發(fā)模式)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?yōu)榫途w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，并且不會再為那個文件描述符發(fā)送更多的就緒通知，等到下次有新的數(shù)據(jù)進來的時候才會再次出發(fā)就緒事件。簡而言之，就是內核通知過的事情不會再說第二遍，數(shù)據(jù)錯過沒讀，你自己負責。這種機制確實速度提高了，但是風險相伴而行。
epoll模型API
#include <sys/epoll.h> /* 創(chuàng)建一個epoll的句柄，size用來告訴內核需要監(jiān)聽的數(shù)目一共有多大。當創(chuàng)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。*/int epoll_create(int size); /*epoll的事件注冊函數(shù)*/int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); /*等待事件的到來，如果檢測到事件，就將所有就緒的事件從內核事件表中復制到它的第二個參數(shù)events指向的數(shù)組*/int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
epoll的事件注冊函數(shù)epoll_ctl，第一個參數(shù)是 epoll_create() 的返回值，第二個參數(shù)表示動作，使用如下三個宏來表示：
POLL_CTL_ADD //注冊新的fd到epfd中；EPOLL_CTL_MOD //修改已經注冊的fd的監(jiān)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 */};epoll_event結構體中的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(shù)據(jù)可讀（這里應該表示有帶外數(shù)據(jù)到來）；EPOLLERR //表示對應的文件描述符發(fā)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(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，當監(jiān)聽完這次事件之后，如果還需要繼續(xù)監(jiān)聽這個socket的話，需要再次把這個socket加入到EPOLL隊列里。
epoll的一個簡單使用范例
#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>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define MAXLINE 5#define OPEN_MAX 100#define LISTENQ 20#define SERV_PORT 5000#define INFTIM 1000void 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;
} //聲明epoll_event結構體的變量,ev用于注冊事件,數(shù)組用于回傳要處理的事件
struct epoll_event ev,events[20]; //生成用于處理accept的epoll專用的文件描述符
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; //ev.events=EPOLLIN;
//注冊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,(struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
listen(listenfd, LISTENQ);
maxi = 0; for ( ; ; ) { //等待epoll事件的發(fā)生
nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500); //處理所發(fā)生的所有事件
for(i=0;i<nfds;++i)
{ if(events[i].data.fd==listenfd)//如果新監(jiān)測到一個SOCKET用戶連接到了綁定的SOCKET端口，建立新的連接。
{
connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr, &clilen); if(connfd<0){
perror("connfd<0"); exit(1);
} //setnonblocking(connfd);
char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr); printf("accapt a connection from\n "); //設置用于讀操作的文件描述符
ev.data.fd=connfd; //設置用于注測的讀操作事件
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; //ev.events=EPOLLIN;
//注冊ev
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev);
} else if(events[i].events&EPOLLIN)//如果是已經連接的用戶，并且收到數(shù)據(jù)，那么進行讀入。
{ printf("EPOLLIN\n"); 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
printf("readline error\n");
} else if (n == 0) {
close(sockfd);
events[i].data.fd = -1;
} if(n<MAXLINE-2)
line[n] = '\0'; //設置用于寫操作的文件描述符
ev.data.fd=sockfd; //設置用于注測的寫操作事件
ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET; //修改sockfd上要處理的事件為EPOLLOUT
//epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
} else if(events[i].events&EPOLLOUT) // 如果有數(shù)據(jù)發(fā)送
{
sockfd = events[i].data.fd;
write(sockfd, line, n); //設置用于讀操作的文件描述符
ev.data.fd=sockfd; //設置用于注測的讀操作事件
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; //修改sockfd上要處理的事件為EPOLIN
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
}
}
} return 0;
}帶ET和LT雙模式的epoll服務器
#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>#include <sys/epoll.h>#include <pthread.h>#include <errno.h>#include <stdbool.h>#define MAX_EVENT_NUMBER 1024 //event的最大數(shù)量#define BUFFER_SIZE 10 //緩沖區(qū)大小#define ENABLE_ET 1 //是否啟用ET模式/* 將文件描述符設置為非擁塞的 */int SetNonblocking(int fd){ int old_option = fcntl(fd, F_GETFL); int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
fcntl(fd, F_SETFL, new_option); return old_option;
}/* 將文件描述符fd上的EPOLLIN注冊到epoll_fd指示的epoll內核事件表中，參數(shù)enable_et指定是否對fd啟用et模式 */void AddFd(int epoll_fd, int fd, bool enable_et){ struct epoll_event event;
event.data.fd = fd;
event.events = EPOLLIN; //注冊該fd是可讀的
if(enable_et)
{
event.events |= EPOLLET;
}
epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event); //向epoll內核事件表注冊該fd
SetNonblocking(fd);
}/* LT工作模式特點：穩(wěn)健但效率低 */void lt_process(struct epoll_event* events, int number, int epoll_fd, int listen_fd){ char buf[BUFFER_SIZE]; int i; for(i = 0; i < number; i++) //number: 就緒的事件數(shù)目
{ int sockfd = events[i].data.fd; if(sockfd == listen_fd) //如果是listen的文件描述符，表明有新的客戶連接到來
{ struct sockaddr_in client_address; socklen_t client_addrlength = sizeof(client_address); int connfd = accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&client_address, &client_addrlength);
AddFd(epoll_fd, connfd, false); //將新的客戶連接fd注冊到epoll事件表,使用lt模式
} else if(events[i].events & EPOLLIN) //有客戶端數(shù)據(jù)可讀
{ // 只要緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)還沒讀完，這段代碼就會被觸發(fā)。這就是LT模式的特點：反復通知，直至處理完成
printf("lt mode: event trigger once!\n"); memset(buf, 0, BUFFER_SIZE); int ret = recv(sockfd, buf, BUFFER_SIZE - 1, 0); if(ret <= 0) //讀完數(shù)據(jù)了，記得關閉fd
{
close(sockfd); continue;
} printf("get %d bytes of content: %s\n", ret, buf);
} else
{ printf("something unexpected happened!\n");
}
}
}/* ET工作模式特點：高效但潛在危險 */void et_process(struct epoll_event* events, int number, int epoll_fd, int listen_fd){ char buf[BUFFER_SIZE]; int i; for(i = 0; i < number; i++)
{ int sockfd = events[i].d
http://www.cnblogs.com/skyfsm/p/7102367.html延伸閱讀
- 我的編程夢 2022-09-07
- 潛移默化中提高自己的編程能力 2021-05-19
- 我與編程相識 ——鐘*強 2020-06-19
- 做項目讓我對編程有了更加深入的理解——白*鈺 2019-07-05
- 我對編程的認識—劉*健 2017-10-27
- Qingsoft10.0課程體系WEB前端方向打造最美編程體驗 2017-10-24
- ASP.NET MVC5 怒跨 Linux 平臺 2017-07-26
- Java并發(fā)編程深入學習 2017-07-25
- 函數(shù)響應式編程及ReactiveObjC學習筆記 (-) 2017-07-25
- 函數(shù)響應式編程及ReactiveObjC學習筆記 (三) 2017-07-25
我的編程夢