• 《TCP/IP网络编程》阅读笔记--epoll的使用

    1--epoll的优点

    select()的缺点：

            ① 调用 select() 函数后针对所有文件描述符的循环语句；

            ② 调用 select() 函数时需要向操作系统传递监视对象信息；

    epoll()的优点：

            ① 无需编写以监视状态变化为目的的针对所有文件描述符的循环语句；

            ② 调用 epoll_wait() 函数时无需每次传递监视对象信息；

    2--epoll的常用操作

    epoll_create: 创建保存 epoll 文件描述符的空间；

    epoll_ctl: 向空间注册并注销文件描述符；

    epoll_wait: 等待文件描述符发生变化；

    1. #include 
    2. int epoll_create(int size);
    3. // 成功时返回 epoll 文件描述符，失败时返回 -1
    4. // size 表示epoll实例的大小，只是建议给操作系统的一个参考
    5. // 调用 epoll_create 函数时创建的文件描述符保存空间称为：epoll例程
    1. #include 
    2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event);
    3. // 成功时返回0，失败时返回-1
    4. // epfd 表示 epoll 例程的文件描述符
    5. // op 用于指定监视对象的添加、删除或更改等操作
    6. // fd 表示需要注册的监视对象文件描述符
    7. // event 表示监视对象的事件类型
    8.  
    9.  
    10. struct epoll_event event;
    11. ...
    12. event.events = EPOLLIN; // 发生需要读取数据的事件时
    13. event.data.fd = sockfd;
    14. epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event);
    15. ...
    16. // event.events 常用的事件有：
    17. // EPOLL_IN 表示需要读取数据的情况
    18. // EPOLLOUT 表示输出缓冲为空，可以立即发送数据的情况
    19. // EPOLLPRI 表示收到 OOB 数据的情况
    20. // EPOLLRDHUP 表示断开连接或半关闭的情况，常用于边缘触发方式
    21. // EPOLLERR 表示发生错误的情况
    22. // EPOLLET 表示以边缘触发的方式得到事件通知
    23. // EPOLLONESHOT 表示发生一次事件后，相应的文件描述符不再收到事件通知
    24. // 通过位或运算可以同时传递上述多个参数

            第二个参数 op 的常见常量和含义如下：

    ① EPOLL_CTL_ADD: 将文件描述符注册到 epoll 例程；

    ② EPOLL_CTL_DEL: 从 epoll 例程中删除文件描述符；

    ③ EPOLL_CTL_MOD: 更改注册的文件描述符的关注事件；

    1. epoll_ctl(A, EPOLL_CTL_ADD, B, C);
    2. // 表示在 epoll 例程 A 中注册文件描述符 B，主要目的是监视参数 C 中的事件；
    3.  
    4. epoll_ctl(A, EPOLL_CTL_DEL, B, NULL);
    5. // 表示在 epoll 例程 A 中删除文件描述符 B
    1. #include 
    2. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents, int timeout);
    3. // 成功时返回发生事件的文件描述符数
    4. // epfd 表示 epoll 例程的文件描述符
    5. // events 表示保存发生事件的文件描述符集合的结构体地址值
    6. // maxevents 表示第二个参数可以保存的最大事件数
    7. // timeout 表示以 ms 为单位的等待事件，传递 -1 时表示一直等待直到事件发生

    3--基于 epoll 的回声服务端

    1. // gcc echo_epollserv.c -o echo_epollserv
    2. // ./echo_epollserv 9190
    3.  
    4. #include 
    5. #include 
    6. #include 
    7. #include 
    8. #include 
    9. #include 
    10. #include 
    11.  
    12. #define BUF_SIZE 100
    13. #define EPOLL_SIZE 50
    14.  
    15. void error_handling(char *message){
    16.     fputs(message, stderr);
    17.     fputc('\n', stderr);
    18.     exit(1);
    19. }
    20.  
    21. int main(int argc, char* argv[]){
    22.     int serv_sock, clnt_sock;
    23.     struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    24.     socklen_t adr_sz;
    25.     int str_len, i;
    26.     char buf[BUF_SIZE];
    27.  
    28.     struct epoll_event *ep_events; 
    29.     struct epoll_event event; // 发生时间的文件描述符结构体
    30.     int epfd, event_cnt;
    31.  
    32.     if(argc != 2){
    33.         printf("Usage : %s \n", argv[0]);
    34.         exit(1);
    35.     }
    36.  
    37.     serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    38.     memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    39.     serv_adr.sin_family = AF_INET;
    40.     serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    41.     serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
    42.  
    43.     if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1){
    44.         error_handling("bind() error");
    45.     }
    46.     if(listen(serv_sock, 5) == -1){
    47.         error_handling("listen() error");
    48.     }
    49.  
    50.     epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE); // 创建保存 epoll 文件描述符的空间
    51.     ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event)*EPOLL_SIZE);
    52.     
    53.     event.events = EPOLLIN; // 设置监视需要读取数据的情况
    54.     event.data.fd = serv_sock; // 设置监视的文件描述符
    55.     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event); // 将 serv_sock 注册到 epoll 例程中
    56.  
    57.     while(1){
    58.         event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1); // 等待事件的发生
    59.         if(event_cnt == -1){
    60.             puts("epoll_wait() error");
    61.             break;
    62.         }
    63.  
    64.         for(i = 0; i < event_cnt; i++){ // 遍历发生事件数
    65.             if(ep_events[i].data.fd == serv_sock){ // 当发生时间的文件描述符等于设置的 serv_sock 时
    66.                 adr_sz = sizeof(clnt_adr);
    67.                 clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
    68.                 event.events = EPOLLIN;
    69.                 event.data.fd = clnt_sock;
    70.                 epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
    71.                 printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
    72.             }
    73.             else{
    74.                 str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE); // 接收数据
    75.                 if(str_len == 0){ // 接收的数据是 EOF，则关闭连接
    76.                     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL); // 收到EOF，删除注册的文件描述符
    77.                     close(ep_events[i].data.fd);
    78.                     printf("closed client: %d \n", ep_events[i].data.fd);
    79.                 }
    80.                 else{ // 将读取的数据返回给客户端，实现回声的功能
    81.                     write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len); // echo
    82.                 }
    83.             }
    84.         }
    85.     }
    86.     close(serv_sock);
    87.     close(epfd);
    88.     return 0;
    89. }

    4--条件触发和边缘触发

            条件触发和边缘触发的区别在于发生事件的时间点；

            条件触发中，只要输入缓冲有数据就会一直通知该事件；

            边缘触发中输入缓冲收到数据时仅注册 1 次该事件，即使输入缓冲中还留有数据，也不会再进行注册；

            epoll 默认以条件触发的方式工作；

    条件触发代码：

    1. // gcc echo_EPLTserv.c -o echo_EPLT_serv
    2. // ./echo_EPLT_serv 9190
    3.  
    4. #include 
    5. #include 
    6. #include 
    7. #include 
    8. #include 
    9. #include 
    10. #include 
    11.  
    12. #define BUF_SIZE 4 // 减少缓冲大小，阻止服务器一次性读取接收的数据，验证条件触发
    13. #define EPOLL_SIZE 50
    14.  
    15. void error_handling(char *message){
    16.     fputs(message, stderr);
    17.     fputc('\n', stderr);
    18.     exit(1);
    19. }
    20.  
    21. int main(int argc, char* argv[]){
    22.     int serv_sock, clnt_sock;
    23.     struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    24.     socklen_t adr_sz;
    25.     int str_len, i;
    26.     char buf[BUF_SIZE];
    27.  
    28.     struct epoll_event *ep_events;
    29.     struct epoll_event event;
    30.  
    31.     int epfd, event_cnt;
    32.  
    33.     if(argc != 2){
    34.         printf("Usage : %s \n", argv[0]);
    35.         exit(1);
    36.     }
    37.  
    38.     serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    39.     memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    40.     serv_adr.sin_family = AF_INET;
    41.     serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    42.     serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
    43.  
    44.     if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1){
    45.         error_handling("bind() error");
    46.     }
    47.     if(listen(serv_sock, 5) == -1){
    48.         error_handling("listen() error");
    49.     }
    50.  
    51.     epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    52.     ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event)*EPOLL_SIZE);
    53.  
    54.     event.events = EPOLLIN;
    55.     event.data.fd = serv_sock;
    56.     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event);
    57.  
    58.     while(1){
    59.         // 条件触发中，每次收到客户端数据，都会调用 epoll_wait() 函数
    60.         event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1); 
    61.         if(event_cnt == -1){
    62.             puts("epoll_wait() error");
    63.             break;
    64.         }
    65.  
    66.         puts("return epoll_wait");
    67.         for(i = 0; i < event_cnt; i++){
    68.             if(ep_events[i].data.fd == serv_sock){
    69.                 adr_sz = sizeof(clnt_adr);
    70.                 clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
    71.                 event.events = EPOLLIN;
    72.                 event.data.fd = clnt_sock;
    73.                 epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
    74.                 printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
    75.             }
    76.             else{
    77.                 str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE); // 一次只能读取 4 个字节
    78.                 if(str_len == 0){ // 收到 EOF 关闭连接
    79.                     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL);
    80.                     close(ep_events[i].data.fd);
    81.                     printf("closed client: %d \n", ep_events[i].data.fd);
    82.                 }
    83.                 else{
    84.                     write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len); // echo
    85.                 }
    86.             }            
    87.         }
    88.     }
    89.     close(serv_sock);
    90.     close(epfd);
    91.     return 0;
    92. }

            在 event.events 中设置 EPOLLET 来设置边缘触发；

            在边缘触发中，从客户端接收数据只会注册 1 次事件；

            边缘触发可以分离接收数据和处理数据的时间点；

    1. // gcc echo_EPETserv.c -o echo_EPETserv
    2. // ./echo_EPETserv 9190
    3.  
    4. #include 
    5. #include 
    6. #include 
    7. #include 
    8. #include 
    9. #include 
    10. #include 
    11. #include 
    12. #include 
    13.  
    14. #define BUF_SIZE 4
    15. #define EPOLL_SIZE 50
    16.  
    17. void error_handling(char *message){
    18.     fputs(message, stderr);
    19.     fputc('\n', stderr);
    20.     exit(1);
    21. }
    22.  
    23. void setnonblockingmode(int fd){
    24.     int flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    25.     fcntl(fd, F_SETFL, flag|O_NONBLOCK);
    26. }
    27.  
    28. int main(int argc, char* argv[]){
    29.     int serv_sock, clnt_sock;
    30.     struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    31.     socklen_t adr_sz;
    32.     int str_len, i;
    33.     char buf[BUF_SIZE];
    34.  
    35.     struct epoll_event *ep_events;
    36.     struct epoll_event event;
    37.  
    38.     int epfd, event_cnt;
    39.  
    40.     if(argc != 2){
    41.         printf("Usage : %s \n", argv[0]);
    42.         exit(1);
    43.     }
    44.  
    45.     serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    46.     memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    47.     serv_adr.sin_family = AF_INET;
    48.     serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    49.     serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
    50.  
    51.     if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1){
    52.         error_handling("bind() error");
    53.     }
    54.     if(listen(serv_sock, 5) == -1){
    55.         error_handling("listen() error");
    56.     }
    57.  
    58.     epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    59.     ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event)*EPOLL_SIZE);
    60.  
    61.     setnonblockingmode(serv_sock);
    62.     event.events = EPOLLIN;
    63.     event.data.fd = serv_sock;
    64.     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event);
    65.  
    66.     while(1){
    67.         event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1);
    68.         if(event_cnt == -1){
    69.             puts("epoll_wait() error");
    70.             break;
    71.         }
    72.  
    73.         puts("return epoll_wait");
    74.         for(i = 0; i < event_cnt; i++){
    75.             if(ep_events[i].data.fd == serv_sock){
    76.                 adr_sz = sizeof(clnt_adr);
    77.                 clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
    78.                 setnonblockingmode(clnt_sock);
    79.                 event.events = EPOLLIN|EPOLLET; // 设置边缘触发
    80.                 event.data.fd = clnt_sock;
    81.                 epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
    82.                 printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
    83.             }
    84.             else{
    85.                 while(1){ // 边缘触发中，接收数据仅注册 1 次事件，因此需要循环读取完输入缓冲中的所有数据
    86.                     str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE);
    87.                     if(str_len == 0){ // 接收到 EOF 后，关闭连接
    88.                         epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL);
    89.                         close(ep_events[i].data.fd);
    90.                         printf("closed client: %d \n", ep_events[i].data.fd);
    91.                         break;
    92.                     }
    93.                     else if(str_len < 0){ // read 函数发现输入缓冲中没有数据可读时返回 -1，同时errno中保存EAGAIN常量
    94.                         if(errno == EAGAIN){
    95.                             break;
    96.                         }
    97.                     }
    98.                     else{
    99.                         write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len); // echo
    100.                     }
    101.                 }
    102.             }
    103.         }
    104.     }
    105.     close(serv_sock);
    106.     close(epfd);
    107.     return 0;
    108. }
    109.

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_43863869/article/details/132853371