深入剖析Linux网络IO与epoll

epoll的优点

（1）不需要轮询所有的文件描述符 （2）每次取就绪集合，都在固定位置 （3）事件的就绪和IO触发可以异步解耦

四、epoll函数原型

4.1、epoll_create(int size)

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <sys/epoll.h> int epoll_create(int size);

功能：创建epoll的文件描述符。 参数说明：size表示内核需要监控的最大数量，但是这个参数内核已经不会用到，只要传入一个大于0的值即可。 当size<=0时，会直接返回不可用，这是历史原因保留下来的，最早的epoll_create是需要定义一次性就绪的最大数量；后来使用了链表以便便维护和扩展，就不再需要使用传入的参数。 返回：返回该对象的描述符，注意要使用 close 关闭该描述符。

4.2、epoll_ctl

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <sys/epoll.h> int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); // epoll_ctl对应系统调用sys_epoll_ctl

功能：操作epoll的文件描述符，主要是对epoll的红黑树节点进行操作，比如节点的增删改查。 参数说明：

4.2.1、event参数说明

struct epoll_event结构体原型

代码语言：javascript

AI代码解释

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

events成员代表要监听的epoll事件类型 events成员：

data成员： data 成员是一个联合体类型，可以在调用 epoll_ctl 给 fd 添加/修改描述符监听的事件时携带一些数据，方便后面的epoll_wait可以取出信息使用。

4.2.2、扩展说明：SYSCALL_DEFINE数字 的宏定义

跟着的数字代表函数需要的参数数量，比如SYSCALL_DEFINE1代表函数需要一个参数、SYSCALL_DEFINE4代表函数需要4个参数。

4.2.3、注意

epoll_ctl是非阻塞的，不会被挂起。

4.3、epoll_wait

函数原型

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <sys/epoll.h> int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

功能：阻塞一段时间，等待事件发生 返回：返回事件数量，事件集添加到events数组中。也就是遍历红黑树中的双向链表，把双向链表中的节点数据拷贝出来，拷贝完毕后把节点从双向链表中移除。

参数说明：

五、epoll使用步骤

图片

step 1：创建epoll文件描述符

代码语言：javascript

AI代码解释

int epfd = epoll_create(1);

step 2：创建struct epoll_event结构体

代码语言：javascript

AI代码解释

struct epoll_event ev; ev.data.fd=listenfd;//保存监听的fd，以便epoll_wait的后续操作 ev.events=EPOLLIN;//设置监听fd的可读事件

step 3：添加事件监听

代码语言：javascript

AI代码解释

epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);

step 4：等待事件

代码语言：javascript

AI代码解释

struct epoll_event events[EVENTS_LENGTH]; char rbuffer[MAX_BUFF]={ 0 }; char wbuffer[MAX_BUFF]={ 0 }; while(1) { int nready = epoll_wait(epfd,events,EVENTS_LENGTH,-1);//-1表示阻塞等待 int i=0; for(i=0;i<nready;i++) { int clientfd=events[i].data.fd; if(clientfd==listenfd) { struct sockaddr_in client; int len=sizeof(client); int confd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&client,&len); //step 2：创建struct epoll_event结构体 struct epoll_event evt; evt.data.fd=confd;//保存监听的fd，以便epoll_wait的后续操作 evt.events=EPOLLIN;//设置监听fd的可读事件 // step 3：添加事件监听 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,confd,&evt); } else if(events[i].events &EPOLLIN) { int ret = recv(clientfd,rbuffer,MAX_BUFF,0); if(ret>0) { rbuffer[ret]='\0';//剔除干扰数据 printf("recv: %s\n",rbuffer); memcpy(wbuffer,rbuffer,MAX_BUFF);//拷贝数据，做回传示例 //step 2：创建struct epoll_event结构体 struct epoll_event evt; evt.data.fd=clientfd;//保存监听的fd，以便epoll_wait的后续操作 evt.events=EPOLLOUT;//设置监听fd的可写事件 // step 3：修改事件监听 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,clientfd,&evt); } } else if(events[i].events &EPOLLOUT) { int ret = send(clientfd,wbuffer,MAX_BUFF,0); printf("send: %s\n",wbuffer); //step 2：创建struct epoll_event结构体 struct epoll_event evt; evt.data.fd=clientfd;//保存监听的fd，以便epoll_wait的后续操作 evt.events=EPOLLIN;//设置监听fd的可读事件 // step 3：修改事件监听 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,clientfd,&evt); } } }

六、完整示例代码

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <stdio.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <sys/epoll.h> #include <string.h> #define BUFFER_LENGTH 128 #define EVENTS_LENGTH 128 char rbuff[BUFFER_LENGTH] = { 0 }; char wbuff[BUFFER_LENGTH] = { 0 }; int main() { // block int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // if (listenfd == -1) return -1; // listenfd struct sockaddr_in servaddr; servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); servaddr.sin_port = htons(9999); if (-1 == bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr))) { return -2; } #if 0 // nonblock int flag = fcntl(listenfd, F_GETFL, 0); flag |= O_NONBLOCK; fcntl(listenfd, F_SETFL, flag); #endif listen(listenfd, 10); int epfd = epoll_create(1); struct epoll_event ev, events[EVENTS_LENGTH]; ev.events = EPOLLIN; ev.data.fd = listenfd; epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev); printf("epfd : %d\n", epfd); while (1) { int nready = epoll_wait(epfd, events, EVENTS_LENGTH, -1); printf("nready --> %d\n",nready); int i; for (i = 0; i < nready;i++) { int clientfd = events[i].data.fd; if (listenfd == clientfd) { // accept struct sockaddr_in client; int len = sizeof(client); int conffd = accept(clientfd, (struct sockaddr*)&client,&len); printf("conffd --> %d\n",conffd); ev.events = EPOLLIN; ev.data.fd = conffd; epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conffd, &ev); } else if(events[i].events & EPOLLIN)//client { int ret=recv(clientfd, rbuff, BUFFER_LENGTH, 0); if (ret > 0) { rbuff[ret] = '\0'; printf("recv buffer: %s\n", rbuff); /* int j; for (j = 0; j < BUFFER_LENGTH;j++) { buff[j] = 'a' + (j % 26); } send(clientfd, buff, BUFFER_LENGTH, 0); */ memcpy(wbuff, rbuff, BUFFER_LENGTH); ev.events = EPOLLOUT; ev.data.fd = clientfd; epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, clientfd, &ev); } } else if (events[i].events & EPOLLOUT) { send(clientfd, wbuff, BUFFER_LENGTH, 0); printf("send --> %s\n",wbuff); ev.events = EPOLLIN; ev.data.fd = clientfd; epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, clientfd, &ev); } } } return 0; }

七、epoll的缺点

读写使用相同的缓冲区。比如上述的示例中，wbuffer和rbuffer是使用同一个缓冲区的，所以需要rbuff[ret] = '\0';去除杂数据。