epoll的水平触发与边缘触发

时间: 2024-01-24 10:10:33 浏览: 128

epoll 手册 man 翻译使用说明

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### epoll 手册详解 #### 一、概述 epoll 是 Linux 内核提供的一种高效 I/O 多路复用技术，它相比传统的 select 和 poll 方法具有更好的性能和灵活性。epoll 的主要特点是可以处理大量文件描述符的监控任务而不会出现性能瓶颈，并支持两种触发模式：水平触发 (LT) 和边缘触发 (ET)。 #### 二、基本概念 - **文件描述符**：在 Linux 系统中，所有打开的文件都会被赋予一个唯一的文件描述符（File Descriptor, FD）。 - **epoll 描述符**：通过 `epoll_create` 函数创建的专用于 epoll 的文件描述符。 - **epoll 控制操作**：主要包括 `epoll_ctl` 和 `epoll_wait` 这两个系统调用。 #### 三、epoll 创建与管理 - **`epoll_create`**：创建一个 epoll 实例，返回一个 epoll 描述符。 ```c int epoll_create(int size); ``` 其中 `size` 参数通常会被忽略。 - **`epoll_ctl`**：对 epoll 实例进行增删改操作。 ```c int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); ``` - `epfd`：epoll 描述符。 - `op`：操作类型，包括 `EPOLL_CTL_ADD`、`EPOLL_CTL_DEL` 和 `EPOLL_CTL_MOD`。 - `fd`：待操作的文件描述符。 - `event`：包含待注册的事件类型和数据结构。 - **`epoll_wait`**：阻塞等待 epoll 事件的发生。 ```c int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout); ``` - `epfd`：epoll 描述符。 - `events`：数组指针，用于存放发生的事件信息。 - `maxevents`：数组大小，表示能接收的最大事件数量。 - `timeout`：超时时间，单位为毫秒；如果设为 `-1` 则一直等待直到有事件发生。 #### 四、事件类型 - **`EPOLLIN`**：表示有数据可读。 - **`EPOLLOUT`**：表示可以写数据。 - **`EPOLLERR`**：描述符出现了异常情况。 - **`EPOLLHUP`**：描述符被挂断。 - **`EPOLLET`**：表示使用边缘触发模式。 #### 五、触发模式 - **水平触发 (LT)**：只要文件描述符上有事件发生，就会报告该事件。这意味着只要文件描述符上有未处理的数据，即使已经被报告过一次，下一次仍然会再次报告。示例： 1. 注册文件描述符 rfd 到 epoll 中。 2. 管道的写端写入 2kB 数据。 3. 调用 `epoll_wait` 返回，指示有数据可读。 4. 从 rfd 读取 1kB 数据。 5. 再次调用 `epoll_wait` 仍会返回，因为还有 1kB 数据未读取。 - **边缘触发 (ET)**：只在首次事件发生时报告，之后即使还有数据未读取也不会再报告。示例： 1. 同上。 2. 同上。 3. 同上。 4. 从 rfd 读取 1kB 数据。 5. 再次调用 `epoll_wait` 可能会阻塞，因为边缘触发模式下，第一次事件发生后，即使还有数据未读取，也不会再次触发事件。 #### 六、非阻塞文件描述符的重要性 - 在使用边缘触发模式时，强烈建议使用非阻塞文件描述符，以避免因读取或写入操作阻塞而导致其他事件无法处理。 - 当 read 或 write 操作返回 `EAGAIN` 时，表示已经到达非阻塞状态下的数据边界，这时应该等待下一个事件。 - 即使使用 EPOLLONESHOT 标志，也需要确保文件描述符是非阻塞的，因为这样做可以确保在处理完一个事件后，能够立即重新武装该文件描述符以监听后续事件。 #### 七、示例代码以下是一个简单的示例，展示如何使用 epoll 监听一个监听套接字并处理新连接： ```c #include <sys/epoll.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> int main() { int listen_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(8080); inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &addr.sin_addr); bind(listen_sock, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)); listen(listen_sock, 5); int epoll_fd = epoll_create(1); struct epoll_event ev; ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 边缘触发 ev.data.fd = listen_sock; epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_sock, &ev); while (1) { struct epoll_event events[10]; int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, 10, -1); for (int n = 0; n < nfds; ++n) { if (events[n].data.fd == listen_sock) { int client_sock = accept(listen_sock, NULL, NULL); setsockopt(client_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)); // 设置非阻塞 ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; ev.data.fd = client_sock; epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_sock, &ev); } else { char buf[1024]; ssize_t nread = read(events[n].data.fd, buf, sizeof(buf) - 1); if (nread > 0) { buf[nread] = '\0'; printf("Received: %s\n", buf); } else if (nread == 0) { // 对方关闭连接 close(events[n].data.fd); epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, events[n].data.fd, NULL); } } } } close(epoll_fd); close(listen_sock); return 0; } ``` #### 八、总结 epoll 提供了一种高效的 I/O 多路复用机制，尤其适用于需要处理大量文件描述符的应用场景。通过合理配置事件类型和触发模式，开发者可以充分利用 epoll 的优势来构建高性能的网络应用。同时，合理使用非阻塞文件描述符也是实现高性能的关键之一。

epoll是Linux内核提供的一种高效的I/O多路复用机制，它可以同时监控多个文件描述符，当其中任何一个文件描述符就绪时，epoll函数就会返回，并将就绪的文件描述符加入到一个就绪队列中。 epoll有两种工作模式，分别是水平触发和边缘触发。 1. 水平触发（Level-Triggered）在水平触发模式下，当一个文件描述符被epoll监控后，只要该文件描述符上有数据可读或可写，epoll就会不断返回该文件描述符就绪事件，直到该文件描述符上的数据被读取或写入完成。 2. 边缘触发（Edge-Triggered）在边缘触发模式下，当一个文件描述符被epoll监控后，只有当该文件描述符状态发生变化时，epoll才会返回该文件描述符就绪事件，例如，当一个套接字的可读事件发生时，epoll会返回该套接字的就绪事件并将其加入到就绪队列中，但如果该套接字的数据没有被完全读取，epoll不会再次返回该套接字的就绪事件，直到该套接字再次有新的数据可读。总的来说，水平触发模式是默认的模式，而边缘触发模式需要手动设置，边缘触发模式可以更加精准地检测到文件描述符状态的变化，但也需要更加谨慎地处理文件描述符的事件，以避免出现遗漏的事件。

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