简介

一提到linux高性能服务器编程，epoll就是绕不开的话题，当前网络库在linux上实现也主要是以epoll为主。epoll的主要优点有：

当检查大量的文件描述符时，epoll的性能比select和poll要高很多。
epoll 既支持水平触发也支持边沿触发。select 和 poll只支持水平触发，而信号驱动I/O只支持边缘触发。
避免复杂的信号处理流程
灵活性高，可以指定希望检查的事件类型

API

epoll由以下api构成：epoll_Create1, epollctl以及epoll_wait。

epoll_Create1

epoll_Create1 用于创建一个epoll实例，并返回代表该实例的文件描述符，epoll_Create1 支持传入一个可用来修改系统调用行为的flags参数，目前支持一个flag标志：EPOLL_CLOEXEC, 使得内核在新的文件描述符上启动执行即关闭标志。

epoll_ctl

epoll_ctl用来修改epoll实例中的兴趣列表，函数声明：

#include <sys/epoll.h>int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* ev);return 0 on success, or -1 on error复制代码

参数简介：

epfd - epoll实例
op 指定需要执行的操作

操作	描述
EPOLL_CTL_ADD	将描述符fd添加到opell实例中的兴趣列表中，如果文件描述符已经存在，则epoll_ctl返回EEXIST错误
EPOLL_CTL_MOD	修改描述符fd上设定的事件，如果描述符不存在，epoll_ctl返回ENOENT错误
EPOLL_CTL_DEL	将描述符fd从epoll实例兴趣列表中删除，如果描述符不存在，epoll_ctl返回ENOENT错误，关闭文件描述符会自动的将其从所有的epoll实例兴趣列表中移除

fd - 文件描述符，可以是管道、FIFI、套接字、POSIX消息队列、终端、设备等，但不能是普通文件或目录的文件描述符（会出现EPERM错误）
ev

ev 是指向结构体epoll_event的指针，结构体定义如下：

struct epoll_event{uint32_t events;epoll_data_t data;};复制代码

events字段是一个位掩码，表示描述符fd上感兴趣的事件集合。 data字段是一个联合体，联合体成员可以用来指定传回给调用进程的信息，其类型为：

typedef union epoll_data{void      *ptr;int       fd;    uint32_t  u32;    uint64_t  u64;}epoll_data_t;复制代码

max_user_watches 上限

因为每个注册epoll实例中的描述符需要占用一小段不能被交换的内核内存空间，因此，内核提供了一个接口用来定义每个用户可以注册到epoll实例上的文件描述符总数，这个上限值可以通过max_user_watches来查看和修改。 max_user_watches是linux系统/proc/sys/fs/epoll目录下的一个文件，上限值可以根据可用的系统内存来计算得出。

epoll_wait

epoll_wait返回epoll实例中处于就绪状态的文件描述符信息，单次epoll调用可以返回多个就绪态文件描述符信息。

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

参数简介：

epfd - epoll实例
evlist - 指向包含就绪状态文件描述符的结构体数组，列表中每个元素代表就绪的文件描述符，events字段代表已经就绪的事件掩码，data字段是使用epoll_ctl注册事件时ev.data中所指定的值，也是同事件相关联的文件描述符。
maxevents - evlist的个数
timeout - 用来决定epoll_wait的行为：

timeout	epoll_wait的行为
-1	epoll_wait将一直阻塞，直到兴趣列表中的文件描述符有事件产生
0	epoll_wait 执行一次非阻塞式的检查
>0	epoll_wait 至多阻塞timeout毫秒

调用成功之后，epoll_wait返回数组evlist中的元素个数，如果超时或者没有文件描述符就绪，则返回0，出错时返回-1，并在errno中设定错误码以表示错误原因。可以在一个线程中使用epoll_ctl将文件描述符添加到另一个线程中由epoll_wait所监视的epoll实例的兴趣列表中，并且，修改的兴趣列表将立刻得到处理。epoll_wait也会返回新加入文件描述符的就绪信息。

epoll 事件

epoll事件可以通过ev.events中的位掩码指定，events字段上的位掩码值

位掩码	作为epoll_ctl的输入	作为epoll_wait的返回	描述
EPOLLIN	是	是	可读取非高优先级的数据
EPOLLPRI	是	是	可读取高优先级数据
EPOLLRDHUP	是	是	套接字对端关闭
EPOLLOUT	是	是	普通数据可写
EPOLLET	是		采用边缘触发事件通知
EPOLLONESHOT	是		完成事件通知之后禁用检查
EPOLLERR		是	有错误发生
EPOLLHUP		是	出现挂断

EPOLLONESHOT 一旦描述符设置了该标志，epoll_wait只返回一次事件通知，然后将文件描述符标记为非激活状态，如果希望继续收到事件通知，需要使用epoll_ctl的EPOLL_CTL_MOD操作重新激活对这个文件描述符的检查，而不能使用EPOLL_CTL_ADD操作。

LT和ET模式

epoll有水平触发(LT)和边沿触发(ET)两种模式，默认的是水平触发。

水平触发：有事件就绪时，epoll_wait会一直返回该事件直到该事件被处理
边沿触发：有事件就绪时，epoll_wait只会返回一次，降低同一事件被重复触发的次数，效率比LT高。

要使用边沿触发模式，需要在调用epoll_ctl时在ev.events字段中指定EPOLLET标志。

ET模式下的文件描述符饥饿现象

当epoll工作在ET模式并监视多个文件描述符时，其中一个文件描述符有大量的输入存在，在该文件描述符处于就绪态后，我们尝试通过非阻塞式的读操作将所有的输入都读取，那么此时就会有其它处于就绪的文件描述符得不到处理的风险，而处于饥饿状态。

饥饿现象的解决方案

应用程序维护一个列表，列表中存放着已经被通知位就绪态的文件描述符，通过一个循环按照如下方式不断处理：

调用epoll_wait监视文件描述符，并将处于就绪状态的描述符添加到应用程序维护的列表中，如果这个文件描述符已经注册到应用程序维护列表中，那么监视的时间应该设为较小的值或者0，这样应用程序就可以迅速进行到下一步，去处理已经处于就绪态的文件描述符。

2、应用程序只在那些已经注册为就绪态文件描述符上进行一定限度的I/O操作，而不是每次epoll_wait调用后都从列表头开始处理，当相关的非阻塞I/O系统调用出现EAGAIN或EWOULDBLOCK错误时，文件描述符就可以从应用程序维护的列表中移除了。

作者：用户3541072051383
链接：https://juejin.cn/post/6926767244747735048

linux网络编程一：epoll

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