TCP/IP網絡編程 --優于select的epoll
關于并發服務器中的I/O復用實現方式，前面我們講過select的方式，但select的性能比較低，并不適合以Web服務器端開發為主流的現代開發環境。因此就有了Linux下的epoll，BSD的kqueue，Solaris的/dev/poll和Windows的IOCP等復用技術。本章就來講講Linux下的epoll技術。
epoll理解及應用
基于select的I/O復用技術速度慢的原因：
1，調用select函數后常見的針對所有文件描述符的循環語句。它每次事件發生需要遍歷所有文件描述符，找出發生變化的文件描述符。(以前寫的示例沒加循環)
2，每次調用select函數時都需要向該函數傳遞監視對象信息。即每次調用select函數時向操作系統傳遞監視對象信息，至于為什么要傳?是因為我們監視的套接字變化的函數，而套接字是操作系統管理的。(這個才是最耗效率的)
注釋：基于這樣的原因并不是說select就沒用了，在這樣的情況下就適合選用select：1，服務端接入者少 2，程序應具有兼容性。
epoll是怎么優化select問題的：
1，每次發生事件它不需要循環遍歷所有文件描述符，它把發生變化的文件描述符單獨集中到了一起。
2，僅向操作系統傳遞1次監視對象信息，監視范圍或內容發生變化時只通知發生變化的事項。
實現epoll時必要的函數和結構體
- 函數：
- epoll_create：創建保存epoll文件描述符的空間，該函數也會返回文件描述符，所以終止時，也要調用close函數。(創建內存空間)
- epoll_ctl：向空間注冊，添加或修改文件描述符。(注冊監聽事件)
- epoll_wait：與select函數類似，等待文件描述符發生變化。(監聽事件回調)
- 結構體：
- struct epoll_event
- {
- __uint32_t events;
- epoll_data_t data;
- }
- typedef union epoll_data
- {
- void *ptr;
- int fd;
- __uinit32_t u32;
- __uint64_t u64;
- } epoll_data_t;
基于epoll的回聲服務器端
- //
- // main.cpp
- // hello_server
- //
- // Created by app05 on 15-10-19.
- // Copyright (c) 2015年 app05. All rights reserved.
- //
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #define BUF_SIZE 100
- #define EPOLL_SIZE 50
- void error_handling(char *buf);
- int main(int argc, const char * argv[]) {
- int serv_sock, clnt_sock;
- struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
- socklen_t adr_sz;
- int str_len, i;
- char buf[BUF_SIZE];
- //類似select的fd_set變量查看監視對象的狀態變化，epoll_event結構體將發生變化的文件描述符單獨集中到一起
- struct epoll_event *ep_events;
- struct epoll_event event;
- int epfd, event_cnt;
- if(argc != 2)
- {
- printf("Usage: %s \n", argv[0]);
- exit(1);
- }
- serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- if(serv_sock == -1)
- error_handling("socket() error");
- memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
- serv_adr.sin_family = AF_INET;
- serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
- serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
- if(bind(serv_sock, (struct sockaddr *) &serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
- error_handling("bind() error");
- if(listen(serv_sock, 5) == -1)
- error_handling("listen() error");
- //創建文件描述符的保存空間稱為“epoll例程”
- epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
- ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event) *EPOLL_SIZE);
- //添加讀取事件的監視(注冊事件)
- event.events = EPOLLIN; //讀取數據事件
- event.data.fd = serv_sock;
- epoll_ctl(epdf, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event);
- while (1)
- {
- //響應事件，返回發生事件的文件描述符數
- event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1); //傳-1時，一直等待直到事件發生
- if(event_cnt == -1)
- {
- puts("epoll_wait() error");
- break;
- }
- //服務端套接字和客服端套接字
- for (i = 0; i < event_cnt; i++) {
- if(ep_events[i].data.fd == serv_sock)//服務端與客服端建立連接
- {
- adr_sz = sizeof(clnt_adr);
- clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &adr_sz);
- event.events = EPOLLIN;
- event.data.fd = clnt_sock;
- epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
- printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
- }
- else //連接之后傳遞數據
- {
- str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE);
- if(str_len == 0)
- {
- //刪除事件
- epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL);
- close(ep_events[i].data.fd);
- printf("closed client: %d \n", ep_events[i].data.fd);
- }
- else
- {
- write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len);
- }
- }
- }
- }
- close(serv_sock);
- close(epfd);
- return 0;
- }
- void error_handling(char *message)
- {
- fputs(message, stderr);
- fputc('\n', stderr);
- exit(1);
- }
條件觸發和邊緣觸發
什么是條件觸發和邊緣觸發?它們是指事件響應的方式，epoll默認是條件觸發的方式。條件觸發是指：只要輸入緩沖中有數據就會一直通知該事件，循環響應epoll_wait。而邊緣觸發是指：輸入緩沖收到數據時僅注冊1次該事件，即使輸入緩沖中還留有數據，也不會再進行注冊，只響應一次。
邊緣觸發相對條件觸發的優點：可以分離接收數據和處理數據的時間點，從實現模型的角度看，邊緣觸發更有可能帶來高性能。
將上面epoll實例改為邊緣觸發：
1，首先改寫 event.events = EPOLLIN | EPOLLET; (EPOLLIN:讀取數據事件 EPOLLET:邊緣觸發方式)
2，邊緣觸發只響應一次接收數據事件，所以要一次性全部讀取輸入緩沖中的數據，那么就需要判斷什么時候數據讀取完了?Linux聲明了一個全局的變量：int errno; (error.h中)，它能記錄發生錯誤時提供額外的信息。這里就可以用它來判斷是否讀取完數據：
- str_len = read(...);
- if(str_len < 0)
- {
- if(errno == EAGAIN) //讀取輸入緩沖中的全部數據的標志
- break;
- }
3，邊緣觸發方式下，以阻塞方式工作的read&write有可能會引起服務端的長時間停頓。所以邊緣觸發一定要采用非阻塞的套接字數據傳輸形式。那么怎么將套接字的read,write數據傳輸形式修改為非阻塞模式呢?
//fd套接字文件描述符，將此套接字數據傳輸模式修改為非阻塞
- void setnonblockingmode(int fd)
- {
- int flag = fcntl(fd, F_GETFL,0); //得到套接字原來屬性
- fcntl(fd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);//在原有屬性基礎上設置添加非阻塞模式
- }
