epoll的作用和原理介紹

  背景開發，網絡互動是必須的，而epoll基本絕大多數網絡架構的必備武器，本文對epoll進行詳細的介紹，包括epoll的作用，優點，接口，實作原理等。

一. epoll是什麼

  epoll是一種IO多路轉接技術，在LINUX網絡程式設計中，經常用來做事件觸發，即當有特定事件到來時，能夠檢測到，而不必阻塞進行監聽。

  epoll有兩種工作方式，ET-水準觸發 和 LT-邊緣觸發（預設工作方式），主要的差別是：

  LT，核心通知你fd是否就緒，如果沒有處理，則會持續通知。而ET，核心隻通知一次。

二. epoll的優點

  與select相比，epoll有以下優點：

  2.1. 支援程序打開大量數目的socket描述符，select支援的程序描述符由FD_SETSIZE設定，預設值為

     1024，而epoll不受這個限制。

  2.2. epoll的效率，不随監聽的socket數目增加而線性下降。

     select采用輪詢的方式，對socket集合的描述符表進行掃描，如果socket數量過大，并且大多數

     socket屬于idle狀态，select的掃描就做了很多無用功。

     epoll隻會對活躍的socket進行操作，是以，在socket數量比較大，而絕大多數socket屬于idle

     狀态時，epoll的效率會遠勝于select。如果絕大多數socket是活躍的，由于epoll_ctl的影響，

     epoll的效率會稍微比select差。

  3.3. 使用mmap加速核心與使用者空間的傳遞，關于mmap，找個時間做個詳細的介紹。

三. epoll的接口

  epoll主要有三個接口

  3.1 int epoll_create( int size )

    建立一個epoll的句柄，size表示監聽的數目一共有多大，我們現網的伺服器，每個程序是設定    

    12W。

  3.2 int epoll_ctl( int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event )

    事件注冊函數，epfd是epoll_create傳回的句柄，op是表示做什麼動作,用三個宏表示：

        EPOLL_CTL_ADD：注冊新的fd到epfd中；

        EPOLL_CTL_MOD：修改已經注冊的fd的監聽事件；

        EPOLL_CTL_DEL：從epfd中删除一個fd；

        fd表示要監聽的描述符，event表示核心要監聽什麼事，由以下幾個宏表示：

        EPOLLIN ：表示對應的檔案描述符可以讀（包括對端SOCKET正常關閉）；

        EPOLLOUT：表示對應的檔案描述符可以寫；

        EPOLLPRI：表示對應的檔案描述符有緊急的資料可讀；

        EPOLLERR：表示對應的檔案描述符發生錯誤；

        EPOLLHUP：表示對應的檔案描述符被挂斷；

        EPOLLET： 将EPOLL設為邊緣觸發(Edge Triggered)模式，這是相對于水準觸發(Level Triggered)來說的。

        EPOLLONESHOT：隻監聽一次事件，當監聽完這次事件之後，如果還需要繼續監聽這個socket的話，需要再次把     

       這個socket加入到EPOLL隊列裡

  3.3 int epoll_wait( int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents, int time_out )

    等待事件的發生。events，存儲epoll_wait操作完成後，存儲的事件。maxevents表示目前要監聽的

    所有socket句柄數。time_out為逾時時間。傳回值表示需要處理的事件數目，0表示逾時。

四. epoll的實作原理

     epoll_create

     在epoll檔案系統建立了個file節點，并開辟epoll自己的核心高速cache區，建立紅黑樹，配置設定

     好想要的size的記憶體對象，建立一個list連結清單，用于存儲準備就緒的事件。  

     epoll_ctl

     把要監聽的socket放到對應的紅黑樹上，給核心中斷處理程式注冊一個回調函數，通知核心，如果

     這個句柄的資料到了，就把它放到就緒清單。

     epoll_wait

     觀察就緒清單裡面有沒有資料，并進行提取和清空就緒清單，非常高效。

     LT和ET實作的差別？

     由epoll_wait進行實作，如果是LT模式，它發現soket上還有未處理的事件，則在清理就緒清單