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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
(免责声明:文章内容如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时与我们联系,我们将在第一时间删除内容,文章内容仅供参考)
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