Linux-C網絡程式設計之epoll函數

上文中說到假設從100的不同的地方取外賣，那麼epoll相當于一部手機，當外賣到達後，送貨員能夠通知你。進而達到每去必得，少走非常多路。

它是怎樣實作這些作用的呢？

epoll的功能

epoll是select/poll的強化版。同是多路複用的函數，epoll有了非常大的改進。
      

1. 支援監聽大數目的socket描寫叙述符*

一個程序内，select能打開的fd是有限制的，由宏FD_SETSIZE設定。預設值是1024.在某些時候，這個數值是遠遠不夠用的。

解決的方法有兩種，一是改動宏然後又一次編譯核心，但與此同一時候會引起網絡效率的下降；二是使用多程序來解決，可是建立多個程序是有代價的，并且程序間資料同步沒有多線程間友善。

而epoll沒有這個限制，它所支援的最大FD上限遠遠大于1024，在1GB記憶體的機器上是10萬左右（詳細數目能夠cat/proc/sys/fs/file-max檢視）；

1. 效率的提高

select函數每次都當監聽的套接組有事件産生時就會傳回。但卻不能将有事件産生的套接字篩選出來。而是改變其在套接組的标志量，是以每次監聽到事件，都須要将套接組整個周遊一遍。時間複雜度是O(n)。當FD數目添加時。效率會線性下降。

而epoll，每次會将監聽套結字中産生事件的套接字加到一清單中，然後我們能夠直接對此清單進行操作，而沒有産生事件的套接字會被過濾掉，極大的提高了IO效率。

這一點尤其在套接字監聽數量巨大而活躍數量非常少的時候非常明顯。

epoll的使用方法

epoll的使用主要在于三個函數。
      

1. epoll_create(int size);

建立一個epoll的句柄，size用來告訴核心這個監聽的數目最大值。
注意!是數量的最大值。不是fd的最大值。切勿搞混。
當建立好epoll句柄後，它就是會占用一個fd值，是以在使用完epoll後，必須調用close()關閉。否則可能導緻fd被耗盡。
      

2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

epoll的事件注冊函數。
epfd是epoll的句柄，即epoll_create的傳回值；
op表示動作：用三個宏表示：
EPOLL_CTL_ADD：注冊新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：改動已經注冊的fd的監聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中删除一個fd；
fd是須要監聽的套接字描寫叙述符；
event是設定監聽事件的結構體，資料結構例如以下：
      

typedef union epoll_data
{
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64
}epoll_data_t;
struct epoll_event 
{
__uint32_t events;  /* Epoll events */
epoll_data_t data;  /* User data variable */
};      

events能夠是下面幾個宏的集合：
EPOLLIN ：表示相應的檔案描寫叙述符能夠讀（包含對端SOCKET正常關閉）；
EPOLLOUT：表示相應的檔案描寫叙述符能夠寫。
EPOLLPRI：表示相應的檔案描寫叙述符有緊急的資料可讀（這裡應該表示有帶外資料到來）；
EPOLLERR：表示相應的檔案描寫叙述符錯誤發生；
EPOLLHUP：表示相應的檔案描寫叙述符被挂斷。
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：僅僅監聽一次事件。當監聽完這次事件之後，就會把這個fd從epoll的隊列中删除。
假設還須要繼續監聽這個socket的話，須要再次把這個fd添加到EPOLL隊列裡
      

3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

等待事件的産生，傳回須要處理的事件的數量，并将需處理事件的套接字集合于參數events内，能夠周遊events來處理事件。
參數epfd為epoll句柄
events為事件集合
參數timeout是逾時時間（毫秒，0會馬上傳回。-1是永久堵塞）。該函數傳回須要處理的事件數目。如傳回0表示已逾時。      
      

#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define MAXLINE 10   //最大長度
#define OPEN_MAX 100
#define LISTENQ 20
#define SERV_PORT 8000
#define INFTIM 1000
#define IP_ADDR "10.73.219.151"

int main()
{
struct epoll_event ev, events[20];
struct sockaddr_in clientaddr, serveraddr;
int epfd;
int listenfd;//監聽fd
int maxi;
int nfds;
int i;
int sock_fd, conn_fd;
char buf[MAXLINE];

epfd = epoll_create(256);//生成epoll句柄
listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立套接字
ev.data.fd = listenfd;//設定與要處理事件相關的檔案描寫叙述符
ev.events = EPOLLIN;//設定要處理的事件類型

epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev);//注冊epoll事件

memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serveraddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
bind(listenfd,(struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));//綁定套接口
socklen_t clilen;
listen(listenfd, LISTENQ);//轉為監聽套接字
int n;
while(1)
    {
nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);//等待事件發生
//處理所發生的全部事件
for(i=0;i<nfds;i++)
        {
if(events[i].data.fd == listenfd)//有新的連接配接
            {
clilen = sizeof(struct sockaddr_in);
conn_fd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &clilen);
printf("accept a new client : %s\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr));
ev.data.fd = conn_fd;
ev.events = EPOLLIN;//設定監聽事件為可寫
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_fd, &ev);//新增套接字
            }
else if(events[i].events & EPOLLIN)//可讀事件
            {
if((sock_fd = events[i].data.fd) < 0)
continue;
if((n = recv(sock_fd, buf, MAXLINE, 0)) < 0)
                {
if(errno == ECONNRESET)
                    {
close(sock_fd);
events[i].data.fd = -1;
                    }
else
                    {
printf("readline error\n");
                    }
                }
else if(n == 0)
                {
close(sock_fd);
printf("關閉\n");
events[i].data.fd = -1;
                }

printf("%d -- > %s\n",sock_fd, buf);
ev.data.fd = sock_fd;
ev.events = EPOLLOUT;
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sock_fd,&ev);//改動監聽事件為可讀
            }

else if(events[i].events & EPOLLOUT)//可寫事件
            {
sock_fd = events[i].data.fd;
printf("OUT\n");
scanf("%s",buf);
send(sock_fd, buf, MAXLINE, 0);

ev.data.fd = sock_fd;
ev.events = EPOLLIN;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD,sock_fd, &ev);
            }
        }
    }

return 0;   
}