epoll介绍及原理详解

Posted 2022-02-08 为了财务自由！

1. epoll原理与函数介绍

四个重要的函数

epoll_create();
epoll_ctl();
epoll_wait();
epoll_event_callback();

1.1 epoll_create()函数

int epoll_create(int size);

创建一个epoll对象，返回该对象的描述符（文件描述符），这个描述符就代表这个epoll对象，后续会用到；
这个epoll对象最终是要close()的，因为文件描述符始终是要关闭的！size>0；

原理：

1. struct event* ep = (struct eventpoll*)calloc(1,sizeof(struct eventpoll));
2. rbr结构成员：代表一个红黑树的根节点（刚开始指向空），把ebe理解成红黑树的根节点的指针；红黑树用来保存键值对，键【数字】值【结构】，能够快速的通过key取出值。
3. rdlist结构成员为双向链表的表头指针；从头访问每个元素很快
   

1.2 epoll_ctl()函数

int epoll_ctr(int efpd,int op,int sockid,struct epoll_event* event);

功能：

1. 把一个socket以及这个socket相关的事件添加到这个epoll对象描述符中去，目的就是通过这个epoll对象来监视这个socket【客户端tcp连接】上数据来往信号，当有数据来往时，系统会通知我们；
2. 把感兴趣的事件通过epoll_ctr()添加到系统，当这个事件来的时候，系统会通知我们；
3. efpd： epoll_create()返回的epoll对象描述符
4. op：动作：添加、删除、修改，对应的数字为1 2 3，EPOLL_CTL_ADD,EPOLL_CTL_DEL,EPOLL_CTL_MOD
5. EPOLL_CTL_ADD添加事件：等同于你往红黑树添加一个节点；每个客户端连入服务器后，服务器都会产生一个对应的socjet值，不重复，所以这个socket就是红黑树中的key，把这个结点添加到红黑树上去！EPOLL_CTL_MOD：修改事件，EPOLL_CTL_DEL：从红黑树中把这个结点干掉！会导致这个socket【这个tcp连接】上无法收到任何系统通知事件！
6. sockid：表示客户端连接，也就是accept()；这个就是红黑树里的key；
7. event：事件信息。包括的是一些事件信息：EPOLL_CTL_ADD、EPOLL_CTL_MOD都要用里边的事件信息；

原理：
红黑树结点：


a. 生成内存对象

epi = (struct epitem*)calloc(1,sizeof(struct epitem));

b.

epi=RB_INSERT(_epoll_rb_socket,&ep->rbr,epi);

【EPOLL_CTL_ADD】增加结点到红黑树中
epitem.rbn，代表三个指针，分别指向红黑树的左子树，右子树，父亲；

epi=RB_REMOVE(_epoll_rb_socket,&ep->rbr,epi);

【EPOLL_CTL_DEL】从红黑树中把结点删除
EPOLL_CTL_MOD，找到红黑树结点，修改这个结点的内容！（修改event中的东西）

面试常问：

1. 红黑树结点是epoll_ctl()函数【EPOLL_CTL_ADD】往里面增加结点的！
2. 红黑树结点是epoll_ctl()函数【EPOLL_CTL_DEL】删除的！（把结点干掉）
3. 【EPOLL_CTL_MOD】删除结点内容（结点中的event）

1.3 epoll_wait()函数

当事件发生，如何拿到操作系统的通知？
格式：

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

功能：
阻塞一小段时间并等待事件发生，返回事件集合，也就是获取内核的事件通知；说白了就是遍历这个双向链表，把这个双向链表里边的结点数据拷贝出去，拷贝完毕的就从双向链表里面移除；双向链表里存储的是所有 有数据/有事件的socket（tcp连接）。

参数：

1. epfd：是epoll_create()返回的epoll对象描述符
2. events：是内存，也是数组，长度是maxevents，表示此次epoll_wait()调用可以收集到的maxevents个事件/socket连接（已经准备好的读写事件）！说白了，就是返回的实际发生事件的tcp连接的数目！
3. timeout：阻塞等待的时长

总结：
epitem结构设计的高明之处：既能够作为红黑树中的结点，也能够作为双向链表的结点！（rdlink）

内核向双向链表增加结点

一般有四种情况，会使操作系统把结点插入到双向链表中

1. 客户端完成三次握手了服务器要accept()；
2. 当客户端关闭连接，服务器也要调用close()关闭
3. 客户端发数据来；服务器要调用read recv函数来收数据
4. 当可以发送数据时，服务器可以调用send write函数。

epoll_event_callback()：
当客户端发生上述情况后，操作系统会调用这个函数，用来往双向链表中增加一个结点！