Linux高并发机制——epoll模型

Posted 2020-08-13

epoll是一个特别重要的概念，常常用于处理服务端的并发问题。当服务端的在线人数越来越多，会导致系统资源吃紧，I/O效率越来越慢，这时候就应该考虑epoll了。epoll是Linux内核为处理大批句柄而作改进的poll，是Linux特有的I/O函数。其特点如下：

    1.epoll是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本。其实现和使用方式与select/poll有很多不同，epoll通过一组函数来完成有关任务，而不是一个函数。

    2.epoll之所以高效，是因为epoll将用户关心的文件描述符放到内核里的一个事件表中，而不是像select/poll每次调用都需要重复传入文件描述符集或事件集。比如当一个事件发生（比如说读事件），epoll无须遍历整个被侦听的描述符集，只要遍历那些被内核IO事件异步唤醒而加入就绪队列的描述符集合就行了。

    3.epoll有两种工作方式，LT(level triggered)：水平触发和ET(edge-triggered)：边沿触发。LT是select/poll使用的触发方式，比较低效；而ET是epoll的高速工作方式。

    通俗理解就是，比如说有一堆女孩，有的很漂亮，有的很凤姐。现在你想找漂亮的女孩聊天，LT就是你需要把这一堆女孩全都看一遍，才可以找到其中的漂亮的（就绪事件）；而ET是你的小弟（内核）将N个漂亮的女孩编号告诉你，你直接去看就好，所以epoll很高效。另外，还记得我的上一篇文章中小明找女神聊天的例子吗？采用非阻塞方式，小明还需要每隔十分钟回来看一下（select）；如果小明有小弟（内核）帮他守在大门口，女神回来了，小弟会主动打电话，告诉小明女神回来了，快来处理吧！这就是epoll。

    epoll共有三个函数，如下：

   

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1. 1、int epoll_create(int size)  
2.   // 创建一个epoll句柄，参数size用来告诉内核监听的数目，size为epoll所支持的最大句柄数  

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1. 2、int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)  
2.    /*函数功能： epoll事件注册函数 
3. 　 参数epfd为epoll的句柄，即epoll_create返回值 
4. 　 参数op表示动作，用3个宏来表示：   
5. 　　  EPOLL_CTL_ADD(注册新的fd到epfd)，  
6.     　EPOLL_CTL_MOD(修改已经注册的fd的监听事件)， 
7. 　　  EPOLL_CTL_DEL(从epfd删除一个fd)； 
8. 　　  其中参数fd为需要监听的标示符； 
9. 　 参数event告诉内核需要监听的事件，event的结构如下：*/  
10.     struct epoll_event {  
11.       __uint32_t events; //Epoll events  
12.       epoll_data_t data; //User data variable  
13.     };  

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1. 3、 int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)  
2. //等待事件的产生，函数返回需要处理的事件数目（该数目是就绪事件的数目，就是前面所说漂亮女孩的个数N）  

因此，服务端epoll的时候，步骤如下：

    1.调用epoll_create函数在Linux内核中创建一个事件表；

    2.然后将文件描述符（监听套接字）添加到所创建的事件表中；

    3.在主循环中，调用epoll_wait等待返回就绪的文件描述符集合；

    4.分别处理就绪的事件集合

下面介绍下如何将一个socket添加到内核事件表中，如下：

   

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1. //将文件描述符fd添加到epollfd标示的内核事件表中， 并注册EPOLLIN和EPOOLET事件，EPOLLIN是数据可读事件；EPOOLET表明是ET工作方式。最后将文件描述符设置非阻塞方式  
2. /** 
3.   * @param epollfd: epoll句柄 
4.   * @param fd: 文件描述符 
5.   * @param enable_et : enable_et = true,  
6.      采用epoll的ET工作方式；否则采用LT工作方式 
7. **/  
8. void addfd( int epollfd, int fd, bool enable_et )  
9. {  
10.     struct epoll_event ev;  
11.     ev.data.fd = fd;  
12.     ev.events = EPOLLIN;  
13.     if( enable_et )  
14.         ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;  
15.     epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);  
16.     setnonblocking(fd);  
17.     printf("fd added to epoll!\n\n");  
18. }