Linux下EPoll通信模型简析
发布时间：2014-09-05 16:10:25作者：知识屋
Linux下EPoll通信模型简析
EPoll通信模型
简介：
EPoll基于I/O的事件通知机制，由系统通知用户那些SOCKET触发了那些相关I/O事件，事件中包含对应的文件描述符以及事件类型，这样应用程序可以针对事件以及事件的source做相应的处理（Acception，Read，Write，Error）。相比原先的SELECT模型（用户主动依次检查SOCKET），变成被动等待系统告知处于活跃状态的SOCKET，性能提升不少（不需要依次遍历所有的SOCKET，而只是对活跃SOCKET进行事件处理）。 www.zhishiwu.com
基本步骤：
擅长对大量并发用户的请求进行及时处理，完成服务器与客户端的数据交互。一个简单实现步骤如下：
(1) 创建侦听socket：ListenSock，将该描述符设定为非阻塞模式，调用Listen()函数在该套接字上侦听连接请求.
(2) 使用epoll_create()函数创建文件描述，设定可管理的最大socket描述符数目。
(3) 将ListenSock注册进EPoll中进行监测
(4) EPoll监视启动，epoll_wait()等待epoll事件发生。
(5）如果epoll事件表明有新的连接请求，则调用accept()函数，并将新建立连接添加到EPoll中。若为读写或者报错等，调用对应的Handle进行处理。
(6) 继续监视，直至停止。
通信主体框架：
注：上诉过程只是一个简单的线性实例，在实际的应用过程中，为了提高监视效率，常常将EPOLL监听到的事件交给其他专门的任务线程进行处理，以提高EPoll监视的效率。
主要涉及API
1.EPoll创建
int epoll_create(int size)
该函数生成一个epoll专用文件描述符，其中的参数是指定生成描述符的最大范围。在linux-2.4.32内核中根据size大小初始化哈希表的大小，在linux2.6.10内核中该参数无用，使用红黑树管理所有的文件描述符，而不是hash。 www.zhishiwu.com
2、epoll_ctl函数
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
该函数用于控制某个文件描述符上的事件，可以注册事件，修改事件，删除事件。
参数：epfd：由 epoll_create 生成的epoll专用文件描述符；
op：操作类型，有如下取值：
EPOLL_CTL_ADD 注册、
EPOLL_CTL_MOD 修改、
EPOLL_CTL_DEL 删除
fd：要控制的文件描述符；
event：指向epoll_event的指针； 如果调用成功返回0,不成功返回-1
epoll_event 结构体的events字段是表示感兴趣的事件，取值为：
EPOLLIN：表示对应的文件描述符可以读；
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；
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：表示对应的文件描述符有事件发生；
3、事件等待函数
int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,int maxevents,int timeout)
该函数用于轮询I/O事件的发生；
参数： epfd:由epoll_create 生成的epoll专用的文件描述符；
epoll_event:用于回传等待处理的事件数组；
maxevents:每次能处理的事件数；
timeout:等待I/O事件发生的超时值（ms）；-1永不超时，直到有事件产生才触发，0立即返回
主要数据结构：
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 */
}; www.zhishiwu.com
一般我们在编程时，利用event变量存储事件对应的文件描述符以及事件类型。
实例代码
服务器段代码
int EPollServer()
{
int srvPort = 6888;
initSrvSocket(srvPort);
/* 创建 epoll 句柄，把监听socket加入到epoll集合里 */
epollfd = epoll_create(MAX_EVENTS);
struct epoll_event event;
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
event.data.fd = srvfd;
if ( epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, srvfd, &event) < 0 )
{
printf("epoll Add Failed: fd=%d/n", srvfd);
return -1;
}
printf( "epollEngine startup：port %d", srvPort);
while(1)
{
/*等待事件发生*/
int nfds = epoll_wait(epollfd, eventList, MAX_EVENTS, -1);
if ( nfds == -1 )
{
printf( "epoll_wait" );
continue;
}
/* 处理所有事件 */
int n = 0;
for (; n < nfds; n++)
handleEvent(eventList + n);
}
close(epollfd);
close(srvfd);
};
在事件处理handleEvent中（分为连接事件处理以及数据接收发送事件）
void handleEvent(struct epoll_event* pEvent)
{
if (pEvent->data.fd == srvfd)
{ www.zhishiwu.com
AcceptConn(srvfd);
}else{
RecvData(pEvent->data.fd);
SendData(pEvent->data.fd);
epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, pEvent->data.fd, pEvent);
}
}
//从标准输入读取数据，发送给服务器端，服务器端在原样返回，客户端再接收并予以显示
void handle(int sockfd)
{
char sendline[MAXLINE];
char recvline[MAXLINE];
int n;
for (;;) {
if (fgets(sendline, MAXLINE, stdin) == NULL)
break;
if (read(STDIN_FILENO, sendline, MAXLINE) == 0)
break;
n = write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
n = read(sockfd, recvline, MAXLINE);
if (n == 0) { www.zhishiwu.com
printf("echoclient: server terminated prematurely/n");
break;
}
write(STDOUT_FILENO, recvline, n);
//如果用标准库的缓存流输出有时会出现问题
//fputs(recvline, stdout);
}
}
运行结果（Linux下截图麻烦，直接复制控制台结果）
客户端：
administrator@ubuntu:~$ ./echoclient
welcome to echoclient
123456
123456
服务器端：
administrator@ubuntu:~/source/EPollProject$ ./EPoll
epollEngine startup port 6888
handleEvent function, HANDLE: 3, EVENT is 1
Accept Connection: 5
handleEvent function, HANDLE: 5, EVENT is 1
RecvData function www.zhishiwu.com
SOCKET HANDLE: 5: CONTENT: 123456
content is 123456
SendData function
SendData: 123456
注：
1.此处只是学习了EPoll基本模型，在实际应用中，为了提高EPoll模型的监视效率，一般在监视线程中只做监视，不过事件处理工作，而是将事件交付其他线程处理。
2. 为了提高事件处理的效率，所以我们尽量避免在有事件时开辟线程处理，处理完关闭，一般在系统启动时会创建线程池，将事件交与线程池中的空闲线程进行处理。在事件的处理过程中不会有县城的创建、销毁等操作。效率也提高了。
完整代码已上传至： http://www.oschina.net/code/snippet_100374_11184包含客户端，服务器端
作者 西昆仑
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