认识eventfd

Posted 2021-09-12 jfcat

什么是eventfd

        eventfd是Linux 2.6提供的一种系统调用，它可以用来实现事件通知。eventfd包含一个由内核维护的64位无符号整型计数器，创建eventfd时会返回一个文件描述符，进程可以通过对这个文件描述符进行read/write来读取/改变计数器的值，从而实现进程间通信。

创建eventfd

        eventfd的创建是通过eventfd函数实现的，返回值即是该eventfd所对应的文件描述符，函数的原型如下所示：

       initval：创建eventfd时它所对应的64位计数器的初始值；

       flags：eventfd文件描述符的标志，可由三种选项组成：EFD_CLOEXEC、EFD_NONBLOCK和EFD_SEMAPHORE。

       EFD_CLOEXEC表示返回的eventfd文件描述符在fork后exec其他程序时会自动关闭这个文件描述符；

       EFD_NONBLOCK设置返回的eventfd非阻塞；

       EFD_SEMAPHORE表示将eventfd作为一个信号量来使用。

读eventfd

        既然eventfd是一个文件描述符，那么对其进行读取就是使用read函数了，不过对于eventfd调用read函数也有需要注意的地方，man手册有如下描述：

       从上面描述中可以知道以下几点：

       1.read函数会从eventfd对应的64位计数器中读取一个8字节的整型变量；

       2.read函数设置的接收buf的大小不能低于8个字节，否则read函数会出错，errno为EINVAL;

       3.read函数返回的值是按小端字节序的；

       4.如果eventfd设置了EFD_SEMAPHORE，那么每次read就会返回1，并且让eventfd对应的计数器减一；如果eventfd没有设置EFD_SEMAPHORE，那么每次read就会直接返回计数器中的数值，read之后计数器就会置0。不管是哪一种，当计数器为0时，如果继续read，那么read就会阻塞（如果eventfd没有设置EFD_NONBLOCK）或者返回EAGAIN错误（如果eventfd设置了EFD_NONBLOCK）。

写eventfd

        同样，对eventfd进行写操作使用的是write函数，在Man手册中也有相应的描述：

      从上面描述中可以知道：

      1.在没有设置EFD_SEMAPHORE的情况下，write函数会将发送buf中的数据写入到eventfd对应的计数器中，最大只能写入0xffffffffffffffff，否则返回EINVAL错误；

      2.在设置了EFD_SEMAPHORE的情况下，write函数相当于是向计数器中进行“添加”，比如说计数器中的值原本是2，如果write了一个3，那么计数器中的值就变成了5。如果某一次write后，计数器中的值超过了0xfffffffffffffffe（64位最大值-1），那么write就会阻塞直到另一个进程/线程从eventfd中进行了read（如果write没有设置EFD_NONBLOCK），或者返回EAGAIN错误（如果write设置了EFD_NONBLOCK）。

      除此之外，eventfd还支持select和poll，与一般的读写描述符相类似，这里就不多说了，如下所示:

 

使用例子
        现在写一个简单的例程，在父子进程中利用eventfd进行通信，如下所示：

#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/eventfd.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
using namespace std;
 
int main()
{
    int evfd = eventfd(10,0);
    uint64_t wdata = 0;
    uint64_t rdata = 0;
 
    if(read(evfd,&rdata,8) == -1)
    {
        perror(NULL);
        if(errno!=EAGAIN)return 0;
    }
    cout<<"Init read : "<<rdata<<endl;  //读计数器初始值
    
    wdata = 20;
    
    if(write(evfd,&wdata,8) == -1) //父进程写20
    {
        perror(NULL);
        return 0;
    }
    cout<<"parent write : "<<wdata<<endl;
    
    if(fork() == 0)
    {
        wdata = 30;
        if(read(evfd,&rdata,8) == -1) //子进程读计数器
        {
            perror(NULL);
            return 0;
        }
        cout<<"child read : "<<rdata<<endl;
        if(write(evfd,&wdata,8) == -1)  //子进程写30
        {
            perror(NULL);
            return 0;
        }
        cout<<"child write : "<<wdata<<endl;
        exit(0);        
    }
    wait(NULL);
    if(read(evfd,&rdata,8) == -1)   //父进程读计数器
    {
            perror(NULL);
            return 0;
    }
    cout<<"parent read : "<<rdata<<endl;
 
    return 0;
}

运行结果如下：