多路转接之epoll服务器
Posted 巴山雨夜
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了多路转接之epoll服务器相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1、epoll服务器的设计原理
epoll服务器实现的仍然是多路转接，所以实现当然也是 可以等待多个文件描述符了。 但是，epoll服务器相对于poll服务器与select有了很大程度上的改变，优化了它的性能。（它的优点之后我们在来详细说说吧！）1.1、epoll服务器的底层实现
大家下来先看看这幅图：
1.2、epoll模型的底层实现接口
【epoll_create】
#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);创建epoll模型返回模型的句柄（也就是模型的标识符）
【epoll_ctl】
#include <sys/epoll.h>
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);//epoll的事件注册函数第二个参数表示动作，用三个宏来表示：
| EPOLL_CTL_ADD： | 注册新的fd到epfd中； |
| EPOLL_CTL_MOD： | 修改已经注册的fd的监听事件； |
| EPOLL_CTL_DEL： | 从epfd中删除一个fd； |
第四个参数是告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event结构如下：
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 */
;
| EPOLLIN | 表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭） |
| EPOLLOUT | 表示对应的文件描述符可以写 |
| EPOLLPRI | 表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来） |
| EPOLLERR | 表示对应的文件描述符发生错误 |
| EPOLLHUP | 表示对应的文件描述符被挂断 |
| EPOLLET | 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(LevelTriggered)来说的。 |
| EPOLLONESHOT | 只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里 |
【epoll_wait】
#include <sys/epoll.h>
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout);参数events是分配好的epoll_event结构体数组，epoll将会把发⽣生的事件赋值到events数组中（events不可以是空指针，内核只负责把数据复
制到这个events数组中，不会去帮助我们在用户态中分配内存）。maxevents告之内核这个events有多大，这个 maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。如果函数调用成功，返回对应I/O上已准备好的文件描述符数目，如返回0表示已超时。
1.3、epoll服务器的设计优点
相对于select服务器来说的话，epoll服务器下有下列的优点： ① 底层采用的是红黑树来存储需要等待的I/O事件，没有上限的限制。查询时间复杂度相对要优化很多。 ② epoll采用基于事件的就绪通知方式，epoll事先通过epoll_ctl()来注册一个文件描述符，一旦基于某个文件描述符就绪时，内核会采用类似callback的回调机制，迅速激活这个文件描述符，并将此结点放到就绪队列中，当进程调用epoll_wait()时便得到通知。 ③ epoll的返回值，返回的就是已就绪的I/O事件，不需要想select和poll那样循环来查找，哪些事件就绪。事件复杂度为O(1); ④ 使用了内存映射（mmap）技术，这样便彻底省掉了这些文件描述符在系统调用时复制的开销。2、实现epoll服务器
Epoll的2种工作方式-水平触发（LT）和边缘触发（ET）水平触发【LT】：epoll缺省的工作方式，并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作，内核还是会继续通知你 的，所以，这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表． 边缘触发【ET】：是高速工作方式，只支持no-block socket，它效率要比LT更高。ET与LT的区别在于，当一个新的事件到来时，ET模式下当然可以从epoll_wait调用中获取到这个事件，可是如果这次没有把这个事件对应的套接字缓冲区处理完，在这个套接字中没有新的事件。 再次到来时，在ET模式下是无法再次从epoll_wait调用中获取这个事件的。 简单来说，在LT模式下，文件描述符就绪之后，你要是没有处理的话，内核会一直通知你。 在ET模式下，只要有文件描述符事件就绪之后。内核通知一次，不管有没有处理这个事件。
2.1、实现LT模式下的epoll服务器
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/epoll.h>
#include<poll.h>
static void Usage( const char *proc)
printf("Usage: %s [ip_addr] [port]\\n"),proc;
//创建listen服务器
int startup(const char * ip,int port)
//创建套接字
int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sock <0)
perror("socket");
exit(5);
const int opt = 1;
//设置 绑定方式为 可重复使用地址端口
setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));
struct sockaddr_in local;
local.sin_family= AF_INET;
local.sin_port = htons(port);
local.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
//绑定 本地服务器
if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))< 0)
perror("bind");
exit(6);
//设置为监听
if(listen(sock,10)< 0)
perror("listen");
exit(7);
return sock;
int main(int argc ,char *argv[])
if(argc != 3)
Usage(argv[0]);
return 1;
int listen_sock = startup(argv[1],atoi(argv[2]));
//建立epoll模型
int epollfd =epoll_create(256);
//对epoll模型进行管理
struct epoll_event event;
event.events = EPOLLIN;
event.data.fd = listen_sock;
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,listen_sock,&event);
//设置每次最大读取64个文件描述符
int maxsize = 64;
int timeout = -1;//-1 block
char buf[1024];
while(1)
int n = 0 ;
struct epoll_event ev[maxsize];
switch(n = epoll_wait(epollfd,ev,maxsize,timeout))
case 0:
printf("timeout ..\\n");
break;
case -1:
perror("epoll");
break;
default:
//at least one ev ready;
int i = 0 ;
for(;i < n;++i)
int fd = ev[i].data.fd;
if(fd == listen_sock&&ev[i].events&EPOLLIN)
struct sockaddr_in addr;
socklen_t len =sizeof(addr);
int client_sock =accept(listen_sock,\\
(struct sockaddr*)&addr,\\
&len);
if(client_sock < 0 )
perror("accept");
continue;
printf("get a connect:[%s ,%d]\\n",inet_ntoa(addr.sin_addr),ntohs(addr.sin_port));
event.events = EPOLLIN;
event.data.fd = client_sock;
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,client_sock,&event);
else if(fd != listen_sock)
//表示的是 读事件就绪
if(ev[i].events & EPOLLIN)
//read ev ready;
ssize_t s =read(fd,buf,sizeof(buf)-1);
if(s< 0)
perror("read");
return 3;
else if(s == 0)
printf("client quit\\n");
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,NULL);
close(fd);
else
buf[s] =0 ;
event.events = EPOLLOUT;
event.data.fd = fd;
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&event);
printf("client#:%s\\n",buf);
//表示的是写事件就绪 下面实现的是
if(ev[i].events&EPOLLOUT)
//write ev ready;
const char * msg = "HTTP/1.0 200 OK\\r\\n\\r\\n<html><h1>Hello Epoll!</h1></html>";
write(fd,msg,strlen(msg));
event.events = EPOLLIN;
event.data.fd = fd;
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&event);
// printf("server#:");
// fflush(stdout);
// ssize_t s = read(0,buf,sizeof(buf)-1);
// if(s <=0)
//
// perror("read");
// close(fd);
// epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,NULL);
// return 4;
//
// else
//
// buf[s-1] =0 ;
// write(fd,buf,strlen(buf));
// event.events = EPOLLIN;
// event.data.fd =fd;
// epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&event);
//
break;
return 0;
2.2、实现ET模式下的epoll服务器
ET模式下需要注意的地方： 一、ET模式下的文件描述符需要设置为是非阻塞的方式。 二、ET模式下每次调用read时，要把数据一次性读完，否则会造成数据丢失。 三、ET模式下每次调用到write时，一次性把数据写完。 实现代码：#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/epoll.h>
#include<poll.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#define SIZE 10240
typedef struct epoll_buf
int fd;
char buf[SIZE];
epoll_buf_t, *epoll_buf_p;
//设置文件描述符为非阻塞
void set_nonblock(int fd)
int fl= fcntl(fd,F_GETFL);
if(fl < 0)
perror("fcntl");
exit(4);
if(fcntl(fd,F_SETFL,fl|O_NONBLOCK))
perror("fcntl set no block err");
exit(4);
static void * alloc_buf(int fd)//为每一个文件描述符开辟空间
epoll_buf_p tmp = (epoll_buf_p)malloc(sizeof(epoll_buf_t));
if(tmp == NULL)
perror("malloc");
exit(3);
tmp->fd = fd;
return tmp;
//自己实现的read函数，一次要读完
ssize_t myread(int fd,char *buf)
ssize_t len = 0 ;
ssize_t total = 0 ;
//错误码为EAGAIN表示读写事件没有就绪 设置为
while((len = read(fd,buf+total,1024))&&\\
(len == 1024)&&\\
errno !=EAGAIN)
total += len;
if(len < 0&&errno== EAGAIN)
perror("read");
return -1;
if(len >= 0&&len < 1024)
total += len;
return total;
//自己实现的write函数 一次写完
ssize_t mywrite(int fd ,char *buf,int len)
//nwr 表示的是当前写的数据个数
//pos表示的是当前写到的位置
//n表示的是还需要读到的数据
ssize_t pos = 0 ;
ssize_t nwr = 0 ;
ssize_t n = len ;
//此循环表示的是还在 写进去的数据不是空 并且还没有写完 ，读写的事件为就绪
while((nwr = write(fd,buf+pos,n))&&\\
errno != EAGAIN &&\\
nwr < n)
n -= nwr;
pos += nwr;
//表示的是正好读完了
if(n ==nwr )
pos = n;
//表示出现错误
if(nwr < 0 && errno == EAGAIN )
perror("write");
return -1;
return pos;
//自己实现一个accept函数 一次接受完
//listen_sock表示监听套接字,epollfd表示的是epoll模型
void myaccept(int listen_sock,int epoll_fd)
struct sockaddr_in addr;
socklen_t len =sizeof(addr);
int client_sock = 0 ;
//一次将所有的连接都读到 所有的连接
while((client_sock =accept(listen_sock,\\
(struct sockaddr*)&addr,\\
&len)) > 0
)
printf("get a connect :[%s,%d]\\n",inet_ntoa(addr.sin_addr),ntohs(addr.sin_port));
struct epoll_event event;
//将所有链接成功的连接 都添加到epoll模型 设置为ET模式
event.events = EPOLLIN|EPOLLET;
//设置文件描述符为 非阻塞
set_nonblock(client_sock);
//为该文件描述符自己开辟缓冲区
event.data.ptr = alloc_buf(client_sock);
epoll_ctl(epoll_fd,EPOLL_CTL_ADD,client_sock,&event);
//创建listen服务器
int startup(const char * ip,int port)
//创建套接字
int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sock <0)
perror("socket");
exit(5);
//设置连接为 可重复使用端口地址 SO_REUSEADDR
const int opt = 1;
setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));
struct sockaddr_in local;
local.sin_family= AF_INET;
local.sin_port = htons(port);
local.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
//绑定 本地服务器
if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))< 0)
perror("bind");
exit(6);
//设置为监听
if(listen(sock,10)< 0)
perror("listen");
exit(7);
return sock;
static void Usage( const char *proc)
printf("Usage: %s [ip_addr] [port]\\n",proc);
int main(int argc ,char *argv[])
if(argc != 3)
Usage(argv[0]);
return 8;
int listen_sock = startup(argv[1],atoi(argv[2]));
//建立epoll模型
int epollfd =epoll_create(256);
//对epoll模型进行管理
struct epoll_event event;
set_nonblock(listen_sock);
event.events = EPOLLIN|EPOLLET;
event.data.ptr = alloc_buf(listen_sock);
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,listen_sock,&event);
int maxsize = 64;
int timeout = -1;
char buf[1024];
while(1)
int n = 0 ;
struct epoll_event ev[maxsize];
switch(n = epoll_wait(epollfd,ev,maxsize,timeout))
case 0:
printf("timeout ..\\n");
break;
case -1:
perror("epoll");
break;
default:
//at least one ev ready;
int i = 0 ;
for(;i < n;++i)
epoll_buf_p ptr =(epoll_buf_p)ev[i].data.ptr;
int fd = ptr->fd;
//表示的是监听套接字
if(fd == listen_sock&&ev[i].events&EPOLLIN)
myaccept(listen_sock,epollfd);
else if(fd != listen_sock)
//表示的是 读事件就绪
char * buf = ptr->buf;
if(ev[i].events & EPOLLIN)
//read ev ready;
ssize_t s =myread(fd,buf);
if(s < 0 )
perror("read");
free(ev[i].data.ptr);
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,NULL);
close(fd);
return 1;
else if(s == 0)
printf("client quit\\n");
//释放动态开辟的空间
free(ev[i].data.ptr);
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,NULL);
close(fd);
else
buf[s] =0;
event.data.ptr = ptr;
event.events = EPOLLOUT|EPOLLET;
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&event);
printf("client#:%s\\n",buf);
//表示的是写事件就绪
if(ev[i].events&EPOLLOUT)
//write ev ready;
const char * msg = "HTTP/1.0 200 OK\\r\\n\\r\\n<html><h1>Hello Epoll!</h1></html>";
ssize_t s = write(fd,msg,strlen(msg));
if(s < 0)
free(ev[i].data.ptr);
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,NULL);
close(fd);
return 2;
event.events = EPOLLIN;
event.data.ptr = ptr;
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&event);
// printf("server#:");
// printf("server#:");
// fflush(stdout);
// ssize_t s = myread(0,buf);
// if(s <=0)
//
// perror("read");
// close(fd);
// free(ev[i].data.ptr);
// epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,NULL);
// return 1;
//
// else
//
// buf[s-1] =0 ;
// mywrite(fd,buf,s-1);
// event.events = EPOLLIN|EPOLLET;
// event.data.ptr= ptr;
// epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&event);
//
break;
return 0;
以上是关于多路转接之epoll服务器的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章