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I/O复用之epoll 概述 epoll 是在 2.6 内核中提出的，是之前的 select() 和 poll() 的增强版本。相对于 select() 和 poll() 来说，epoll 更加灵活，没有描述符限制。epoll 使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的 copy 只需一次。 epoll操作过程需要的四个接口函数   epoll示例： 接下来我们epoll实现udp同时收发数据

分类: IT文章 • 2022-05-13 18:20:39

epoll 是在 2.6 内核中提出的，是之前的 select() 和 poll() 的增强版本。相对于 select() 和 poll() 来说，epoll 更加灵活，没有描述符限制。epoll 使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的 copy 只需一次。

epoll操作过程需要的四个接口函数

  1. #include <sys/epoll.h>  
  2. int epoll_create(int size);  
  3. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);  
  4. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);  
  5. int close(int epfd);  

 

 

int epoll_create(int size);

功能

该函数生成一个epoll专用的文件描述符（其余的接口函数一般都用使用这个专用的文件描述符）

参数：

size: 用来告诉内核这个监听的数目一共有多大，参数 size 并不是限制了 epoll 所能监听的描述符最大个数，只是对内核初始分配内部数据结构的一个建议。自从 Linux 2.6.8 之后，size 参数是被忽略的，也就是说可以填只有大于 0 的任意值。需要注意的是，当创建好 epoll 句柄后，它就是会占用一个 fd 值，在 linux 下如果查看 /proc/ 进程 id/fd/，是能够看到这个 fd 的，所以在使用完 epoll 后，必须调用 close() 关闭，否则可能导致 fd 被耗尽

 

返回值：

成功：epoll 专用的文件描述符

失败：-1

 

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

功能：

epoll 的事件注册函数，它不同于 select() 是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型

 

参数：

epfd: epoll 专用的文件描述符，epoll_create()的返回值

op: 表示动作，用三个宏来表示：

 

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: 需要监听的文件描述符

event: 告诉内核要监听什么事件，struct epoll_event 结构如下：

  1. // 保存触发事件的某个文件描述符相关的数据（与具体使用方式有关）    
  2. typedef union epoll_data {    
  3.     void *ptr;    
  4.     int fd;    
  5.     __uint32_t u32;    
  6.     __uint64_t u64;    
  7. } epoll_data_t;    
  8.     
  9. // 感兴趣的事件和被触发的事件    
  10. struct epoll_event {    
  11.     __uint32_t events; /* Epoll events */    
  12.     epoll_data_t data; /* User data variable */    
  13. };    

events 可以是以下几个宏的集合：

 EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端 SOCKET 正常关闭）；

 

 

 

EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；

 

 

 

EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该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)来说的。

 

 

 

EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个 socket 的话，需要再次把这个 socket 加入到 EPOLL 队列里

 

 

 

返回值：

成功：0

失败：-1

 

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

功能：

等待事件的产生，收集在 epoll 监控的事件中已经发送的事件，类似于 select() 调用。

参数：

epfd: epoll 专用的文件描述符，epoll_create()的返回值

events: 分配好的 epoll_event 结构体数组，epoll 将会把发生的事件赋值到events 数组中（events 不可以是空指针，内核只负责把数据复制到这events 数组中，不会去帮助我们在用户态中分配内存）。

maxevents: maxevents 告之内核这个 events 有多大 。

timeout: 超时时间，单位为毫秒，为 -1 时，函数为阻塞

返回值：

成功：返回需要处理的事件数目，如返回 0 表示已超时。

失败：-1

LT 模式：当 epoll_wait 检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序可以不立即处理该事件。下次调用 epoll_wait 时，会再次响应应用程序并通知此事件。

 

 

ET 模式：当 epoll_wait 检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序必须立即处理该事件。如果不处理，下次调用 epoll_wait 时，不会再次响应应用程序并通知此事件。

 

ET 模式在很大程度上减少了 epoll 事件被重复触发的次数，因此效率要比 LT 模式高。epoll 工作在 ET 模式的时候，必须使用非阻塞套接口，以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死

 int close(int epfd);

在用完之后，记得用close()来关闭这个创建出来的epoll句柄

 

 

 

  epoll示例：

接下来我们epoll实现udp同时收发数据

  1. #include <string.h>  
  2. #include <stdio.h>  
  3. #include <stdlib.h>  
  4. #include <unistd.h>  
  5. #include <sys/select.h>  
  6. #include <sys/time.h>  
  7. #include <sys/socket.h>  
  8. #include <netinet/in.h>  
  9. #include <arpa/inet.h>  
  10. #include <sys/epoll.h>  
  11.   
  12. int main(int argc,char *argv[])  
  13. {  
  14.     int udpfd = 0;  
  15.     int ret = 0;  
  16.     struct sockaddr_in saddr;  
  17.     struct sockaddr_in caddr;  
  18.   
  19.     bzero(&saddr,sizeof(saddr));  
  20.     saddr.sin_family = AF_INET;  
  21.     saddr.sin_port   = htons(8000);  
  22.     saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
  23.       
  24.     bzero(&caddr,sizeof(caddr));  
  25.     caddr.sin_family  = AF_INET;  
  26.     caddr.sin_port    = htons(8000);  
  27.       
  28.     //创建套接字  
  29.     if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0)  
  30.     {  
  31.         perror("socket error");  
  32.         exit(-1);  
  33.     }  
  34.       
  35.     //套接字端口绑字  
  36.     if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)) != 0)  
  37.     {  
  38.         perror("bind error");  
  39.         close(udpfd);         
  40.         exit(-1);  
  41.     }  
  42.   
  43.     printf("input: "sayto 192.168.220.X" to sendmsg to somebody 33[32m ");    
  44.     struct epoll_event event;   // 告诉内核要监听什么事件    
  45.     struct epoll_event wait_event;    
  46.         
  47.     int epfd = epoll_create(10); // 创建一个 epoll 的句柄，参数要大于 0， 没有太大意义    
  48.     if( -1 == epfd ){    
  49.         perror ("epoll_create");    
  50.         return -1;    
  51.     }    
  52.         
  53.     event.data.fd = 0;     // 标准输入    
  54.     event.events = EPOLLIN; // 表示对应的文件描述符可以读   
  55.       
  56.       
  57.     // 事件注册函数，将标准输入描述符 0 加入监听事件    
  58.     ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &event);    
  59.     if(-1 == ret){    
  60.         perror("epoll_ctl");    
  61.         return -1;    
  62.     }    
  63.         
  64.     event.data.fd = udpfd;     // 有名管道    
  65.     event.events = EPOLLIN; // 表示对应的文件描述符可以读    
  66.         
  67.     // 事件注册函数，将有udp描述符udpfd 加入监听事件    
  68.     ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, udpfd, &event);    
  69.     if(-1 == ret){    
  70.         perror("epoll_ctl");    
  71.         return -1;    
  72.     }    
  73.       
  74.     while(1)  
  75.     {     
  76.         // 监视并等待多个文件（标准输入，udp套接字）描述符的属性变化（是否可读）    
  77.         // 没有属性变化，这个函数会阻塞，直到有变化才往下执行，这里没有设置超时     
  78.         ret = epoll_wait(epfd, &wait_event, 2, -1);    
  79.           
  80.         write(1,"UdpQQ:",6);  
  81.           
  82.         if(ret == -1){ // 出错    
  83.             close(epfd);    
  84.             perror("epoll");    
  85.         }  
  86.         else if(ret > 0){ // 准备就绪的文件描述符    
  87.             char buf[100] = {0};    
  88.             if( ( 0 == wait_event.data.fd )     
  89.             && ( EPOLLIN == wait_event.events & EPOLLIN ) ){ // 标准输入    
  90.                   
  91.                 fgets(buf, sizeof(buf), stdin);  
  92.                 buf[strlen(buf) - 1] = ' ';  
  93.                 if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0)  
  94.                 {  
  95.                     char ipbuf[16] = "";  
  96.                     inet_pton(AF_INET, buf+6, &caddr.sin_addr);//给addr套接字地址再赋值.  
  97.                     printf(" say to %s ",inet_ntop(AF_INET,&caddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)));  
  98.                     continue;  
  99.                 }  
  100.                 else if(strcmp(buf, "exit")==0)  
  101.                 {  
  102.                     close(udpfd);  
  103.                     exit(0);  
  104.                 }  
  105.                 sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&caddr, sizeof(caddr));    
  106.                     
  107.             }  
  108.             else if( ( udpfd == wait_event.data.fd )     
  109.             && ( EPOLLIN == wait_event.events & EPOLLIN )){ //udp套接字    
  110.                 struct sockaddr_in addr;  
  111.                 char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = "";  
  112.                 socklen_t addrlen = sizeof(addr);  
  113.                   
  114.                 bzero(&addr,sizeof(addr));  
  115.                   
  116.                 recvfrom(udpfd, buf, 100, 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen);  
  117.                 printf(" 33[31m[%s]: 33[32m%s ",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf);    
  118.             }    
  119.                 
  120.         }  
  121.         else if(0 == ret){ // 超时    
  122.             printf("time out ");    
  123.         }    
  124.     }  
  125.       
  126.     return 0;  
  127. }  

 

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