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epoll模型实例
一.epoll概述
epoll是linux下的一个系统调用，用来监听大量文件描述符并对其上的触发事件进行处理。它是select/poll的增强版本，也是linux下多路复用io最常用的接口。要理解epoll是什么，首先得清楚什么是多路复用io。用户进行io操作需要经过内核，而如果所请求的io目前不满足条件(如需要从标准输入读取数据，而用户还未输入)，这个时候内核就会让应用程序陷入等待，即阻塞状态。个人理解，io复用技术就是通过特定接口，将这种阻塞进行了转移，转嫁到了如select/poll/epoll之类多系统调用上，并且支持多个文件描述符多监测，即多路复用。这样epoll便可以替应用程序同时监听多个文件描述符，一旦有触发发生，内核就会通知应用程序进行处理。
二.epoll接口
epoll的函数接口既可以通过查看epoll.h文件来查看，也可以用man命令查看。这里引用epoll.h中的描述.(epoll.h在/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys目录下可找到)。
epoll接口主要包括一个结构三个函数
struct epoll_event { uint32_t events; /* Epoll事件 */ epoll_data_t data; /* 用户变量 */ } __EPOLL_PACKED; /* 创建一个epoll对象，返回其描述符. "size" 参数用来指定和对象相关的描述符个数. 返回的文件描述符应该通过close()关闭 */ int epoll_create (int __size) __THROW; /* 操作epoll对象"epfd". 成功返回0，失败返回-1. "op" 参数为声明多宏 "fd"参数即操作多目标. "event"参数为调用者感兴趣的描述符（通过用户变量data关联） */ int epoll_ctl (int __epfd, int __op, int __fd, struct epoll_event *__event) __THROW; /* 监听epoll对象"epfd". 返回触发的文件描述符到"events". 或者出错返回-1. "events"是用来存触发描述符的缓冲."maxevents"是返回的对大数."timeout" 表示等待多毫秒数(-1 == 无限). */ int epoll_wait (int __epfd, struct epoll_event *__events, int __maxevents, int __timeout);
三.epoll模型实例
以下代码用于实现一个简单的服务器程序，接受客户端数据，并在服务端标准输出打印。
#include<unistd.h>#include<fcntl.h>#include<iostream>#include<sys/epoll.h>#include<netinet/in.h>#include<strings.h>#include<set>#include<stdlib.h>#define LISTENQ 1024#define MAX_EVENT 20#define BUF_SIZE 1024using namespace std;class Server{ public: Server(unsigned int port = 5660); ~Server(); void set_non_blocking(int); void run(); private: unsigned int server_port; struct epoll_event ev, events[MAX_EVENT]; int listen_fd; int epoll_fd; std::set<int> connections;};Server::Server(unsigned int port):server_port(port){ listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //initiate the socket address structure struct sockaddr_in server_addr; bzero(&server_addr, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server_addr.sin_port = htons(server_port); //bind the local protocol type to a socket address bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)); //initiate the epoll epoll_fd = epoll_create(MAX_EVENT); set_non_blocking(listen_fd); ev.data.fd = listen_fd; ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &ev); //start listening listen(listen_fd, LISTENQ);}Server::~Server(){}void Server::set_non_blocking(int fd){ int flag; flag = fcntl(fd, F_GETFL); flag |= O_NONBLOCK; fcntl(fd, F_SETFL, flag);}void Server::run(){ char buffer[BUF_SIZE + 1]; int trigger_num; socklen_t addr_len; struct sockaddr_in client_addr; while(1) { trigger_num = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENT, 500); for(int i = 0; i < trigger_num; i++) { //accept new connection if(events[i].data.fd == listen_fd) { int connect_fd = accept(listen_fd,(sockaddr *)&client_addr, &addr_len); set_non_blocking(connect_fd); connections.insert(connect_fd); ev.data.fd = connect_fd; ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, connect_fd, &ev); cout<<"a new connection!"<<endl; } //read from a existed connection else { size_t read_num = recv(events[i].data.fd, buffer, BUF_SIZE, 0); if(read_num < 0) { perror("read"); return; } if(0 == read_num) { auto iterator = connections.find(events[i].data.fd); if(iterator != connections.end()) connections.erase(iterator); cout<<"a connections lost!"<<endl; } else cout<< buffer; } } }}int main(){ Server my_server; my_server.run(); return 0;}四.分析
优点
1.可支持打开大量描述符
在网络应用程序中往往需要对大量文件描述符进行操作，epoll根据机器内存，支持数万到数十万多文件描述符
2.io效率不随描述符数量增加而线性下降
因为epoll只关心“活跃”的描述符，不需要对所有描述符进行线性扫描
缺点
如实例所示，epoll将对描述符的检测和处理放在同一个循环之中，当处理过程复杂之后，就会使得整个循环变得臃肿，效率会有所下降
附client.cpp用于测试连接
#include<stdio.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<string.h>#define SERV_PORT 5660#define BUF_SIZE 1024int main(int argc, char ** argv){ char buffer[BUF_SIZE + 1]; int sockfd; struct sockaddr_in servaddr; int res; if(argc != 2) { perror("IP address"); exit(EXIT_FAILURE); } sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr); connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)); while(1) { memset(buffer, ‘\0‘, BUF_SIZE); fgets(buffer, BUF_SIZE, stdin); if(strcmp(buffer, "end\n") == 0) break; if(strlen(buffer) != 0) { res = write(sockfd, buffer, BUF_SIZE); if(res == -1) { perror("Write"); exit(EXIT_FAILURE); } } } exit(EXIT_SUCCESS);}
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