UNIX网络编程学习指南--epoll函数

epoll是select/poll的强化版，都是多路复用的函数，epoll有了很大的改进。

epoll的功能

一、支持监听大数目的socket描述符
一个进程内，select能打开的fd是有限制的，有宏FD_SETSIZE设置，默认值是1024.z在某些时候，这个数值是远远不够用的。解决方法有两种，已经是修改宏而后再从新编译内核，但与此同时会引发网络效率的降低;二是使用多进程来解决，可是建立多个进程是有代价的，并且进程间数据同步没有多线程间方便。而epoll没有这个限制，它所支持的最大FD上限远远大于1024，在1GB内存的机器上是10万左右(具体数据能够再cat /proc/sys/file_max查看);

二、效率的提升

select函数每次都当监听的套接组有事件时就返回，但却不能讲有事件产生的套接字筛选出来，而是改变其在套接组的标志量，因此每次监听到事件，都须要将套接组整个遍历一遍。时间复杂度是O(n)。当FD数目增长时，效率会线性降低。
而epoll，每次会将监听套接字中产生时间的套接字加到一列表中，而后咱们能够直接对此列表进行操做，而没有产生事件的套接字会被过滤掉，极大地提升了IO效率。这一点尤为在套接字监听数量巨大而活跃数量少的时候很明显。

epoll的用法

epoll是使用主要在于三个函数。

一、int epoll_create(int size);

建立一个epoll句柄，size用来告诉内核这个监听的数据最大值。注意:size是数量的最大值，不是fd的最大值
当建立好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，因此在使用完epoll后，必须使用close()关闭，不然可能致使fd被耗尽。

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

epoll的事件注册函数。
epfd是epoll的句柄，即epoll_create的返回值。
op表示动做：用三个宏表示：
EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中;
EPOLL_CTL_MOD: 修改已经注册的fd的监听事件;
EPOLL_CTL_DEL: 从epfd中删除一个fd;
fd是须要监听的套接字描述符;
event是设定监听事件的结构体,数据结构以下:

typedef union epoll_data
{
void *ptr;
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
}epoll_data_t;

struct epoll_event

{
uint32_t events;
epoll_data_t data;
};

events能够是如下几个宏的集合：
EPOLLIN： 表示对应的文件描述符能够读(包括对端SOCKET正常关闭);
EPOLLOUT: 表示对应的文件描述符能够写;
EPOLLPRI: 表示对应的文件描述符有紧急的数据可读(这里表示有带外数据到来);
EPOLLERR: 表示对应的文件描述符发生错误;
EPOLLHUP: 表示对应的文件描述符被挂断;
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)的。
EPOLLONESHOT： 只监听一次事件，当监听完此次事件以后，就会把这个fd从epoll的队列中删除，若是还须要继续监听这个socket的话，须要再次把这个fd加入到EPOLL队列里。

三、int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

等待事件的发生，返回须要处理的事件的数量，并将需处理事件的套接字集合与参数events内，能够遍历events来处理事件。
参数epfd为epoll句柄。
events为事件集合。
参数timeout是超时时间(毫秒，0当即返回，-1是永久阻塞)。该函数返回须要处理的事件，如返回0表示已超时。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>


#define MAXLINE 10
#define OPEN_MAX 100
#define LISTENQ 20
#define SERV_PORT 8888
#define INFTIN 1000
#define IP_ADDR "192.168.1.94"


int main()
{
    struct epoll_event ev, events[20];
    struct sockaddr_in clientaddr, serveraddr;
    int epfd;
    int listenfd;   //监听fd
    int nfds;
    int i, n;
    int sock_fd, conn_fd;
    char buf[MAXLINE];
    socklen_t clilen;

    epfd = epoll_create(256);    //生成epoll句柄
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   //建立套接字
    ev.data.fd = listenfd;       //设置与处理事件相关的文件描述符
    ev.events = EPOLLIN;   //设置要处理的事件类型

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

    memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
    serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serveraddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    bind(listenfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));  //绑定套接口
    
    listen(listenfd, LISTENQ);    //转为监听套接字
    
    while(1)
    {
        nfds = epoll_wait(epfd, events, 20, 500);   //等待事件发生
        for(i=0; i<nfds; ++i)
        {
            if(events[i].data.fd == listenfd)  //有新的链接
            {
                clilen = sizeof(struct sockaddr_in);
                conn_fd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &clilen);
                printf("accept a new client: %s\n", inet_ntoa(clientaddr.sin_addr));
                ev.data.fd = conn_fd;
                ev.events = EPOLLIN;   //设置监听事件为可写
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_fd, &ev);   //新增套接字
            }
            else if(events[i].events & EPOLLIN) //可读事件
            {
                if((sock_fd = events[i].data.fd) < 0)
                    continue;
                if((n = recv(sock_fd, buf, MAXLINE, 0)) < 0)
                {
                    if(errno == ECONNRESET)
                    {
                        close(sock_fd);
                        events[i].data.fd = -1;
                    }
                    else
                    {
                        printf("readline error\n");
                    }
                }
                else if(n == 0)
                {
                    close(sock_fd);
                    printf("关闭\n");
                    events[i].data.fd = -1;
                }

                printf("%d--> %s\n", sock_fd, buf);
                ev.data.fd =  sock_fd;
                ev.events = EPOLLOUT;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, sock_fd, &ev);   //修改监听事件为输出
            }
            else if(events[i].events & EPOLLOUT) //可写事件
            {
                sock_fd = events[i].data.fd;
                printf("out:\n");
                scanf("%s", buf);
                ev.events = EPOLLIN;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, sock_fd, &ev);
            }
        }
    }
    return 0;
}

[Linux-C网络编程之epoll函数]

[epoll详解]

《深刻理解Nginx模块开发与架构解析》9.6小节