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Linux网络编程之epoll知识点备忘

时间:2018-05-06 00:15:59      阅读:247      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:通知   返回   cal   struct   唤醒   http   个数   max   睡眠   

首先是关于IO多路复用的基础概念:

select,poll,epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就通过一种机制,可以监视多个描述符,一旦某个描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),能够通知程序进行相应的读写操作。但select,poll,epoll本质上都是同步I/O,因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写,也就是说这个读写过程是阻塞的,而异步I/O则无需自己负责进行读写,异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。

关键要了解阻塞非阻塞、同步异步之间的关系与区别,然后对于常用的IO多路复用方法要有所了解。

epoll是Linux独有的IO多路复用技术,也是较新的方法,和传统的select/poll方法相比主要优势可以这样理解:

select的几大缺点:

(1)每次调用select,都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时会很大

(2)同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd,这个开销在fd很多时也很大

(3)select支持的文件描述符数量太小了,默认是1024

poll和select基本相似,只不过交换的数据结构有所差别罢了。

epoll的特色:

epoll既然是对select和poll的改进,就应该能避免上述的三个缺点。epoll提供了三个函数,epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait,epoll_create是创建一个epoll句柄;epoll_ctl是注册要监听的事件类型;epoll_wait则是等待事件的产生。

  对于第一个缺点,epoll的解决方案在epoll_ctl函数中。每次注册新的事件到epoll句柄中时(在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD),会把所有的fd拷贝进内核,而不是在epoll_wait的时候重复拷贝。epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

  对于第二个缺点,epoll的解决方案不像select或poll一样每次都把current轮流加入fd对应的设备等待队列中,而只在epoll_ctl时把current挂一遍(这一遍必不可少)并为每个fd指定一个回调函数,当设备就绪,唤醒等待队列上的等待者时,就会调用这个回调函数,而这个回调函数会把就绪的fd加入一个就绪链表)。epoll_wait的工作实际上就是在这个就绪链表中查看有没有就绪的fd(利用schedule_timeout()实现睡一会,判断一会的效果,和select实现中的第7步是类似的)。

  对于第三个缺点,epoll没有这个限制,它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。

总结:

(1)select,poll实现需要自己不断轮询所有fd集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll_wait不断轮询就绪链表,期间也可能多次睡眠和唤醒交替,但是它是设备就绪时,调用回调函数,把就绪fd放入就绪链表中,并唤醒在epoll_wait中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替,但是select和poll在“醒着”的时候要遍历整个fd集合,而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来的性能提升。

(2)select,poll每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次,并且要把current往设备等待队列中挂一次,而epoll只要一次拷贝,而且把current往等待队列上挂也只挂一次(在epoll_wait的开始,注意这里的等待队列并不是设备等待队列,只是一个epoll内部定义的等待队列)。这也能节省不少的开销。

通过对于epoll进一步的了解,我个人觉得要理解epoll最关键的是需要了解以下几点:

1.和select等的比较。主要从效率,方法,监听数量等方面需要有一个比较全面的了解

2.关于epoll的三个函数需要了解用法

3.对于epoll_event这个数据结构需要有深刻了解,特别是其中的epoll_data数据,其中的union可以保存许多类型的用户数据,这为回调函数等提供了途径

最后摘抄一点代码用于提示epoll的基本使用方法:

 1 int main()
 2 {
 3   int i, maxi, listenfd, new_fd, sockfd,epfd,nfds;
 4   ssize_t n;
 5   char line[MAXLINE];
 6   socklen_t clilen;
 7   struct epoll_event ev,events[20];//ev用于注册事件,数组用于回传要处理的事件
 8   struct sockaddr_in clientaddr, serveraddr;
 9   listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//生成socket文件描述符
10   setnonblocking(listenfd);//把socket设置为非阻塞方式
11   epfd=epoll_create(256);//生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符
12   ev.data.fd=listenfd;//设置与要处理的事件相关的文件描述符
13   ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;//设置要处理的事件类型
14   epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);//注册epoll事件
15     //设置服务器端地址信息
16   bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
17   serveraddr.sin_family = AF_INET;
18   char *local_addr= LOCAL_ADDR;
19   inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));
20   serveraddr.sin_port=htons(SERV_PORT);
21   bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));//绑定socket连接
22   listen(listenfd, LISTENQ);//监听
23   maxi = 0;
24   for ( ; ; )
25       {
26          /* epoll_wait:等待epoll事件的发生,并将发生的sokct fd和事件类型放入到events数组中;
27           * nfds:为发生的事件的个数。
28           * 注:
29          */
30       nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500);
31       //处理所发生的所有事件
32       for(i=0;i<nfds;++i)
33       {
34           if(events[i].data.fd==listenfd)//事件发生在listenfd上
35           {
36                /* 获取发生事件端口信息,存于clientaddr中;
37                *new_fd:返回的新的socket描述符,用它来对该事件进行recv/send操作*/
38               new_fd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr, &clilen);
39               if(new_fd<0)
40                    {
41                   perror("new_fd<0");
42                   exit(1);
43               }
44               setnonblocking(new_fd);
45               char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);
46               ev.data.fd=new_fd;//设置用于读操作的文件描述符
47               ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;//设置用于注测的读操作事件
48               epoll_ctl(epfd,,,&ev);//注册ev
49           }
50           else if(events[i].events&EPOLLIN)
51           {
52               if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0)
53                        continue;
54               if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0)
55                    {
56                   if (errno == ECONNRESET)
57                       {
58                       close(sockfd);
59                       events[i].data.fd = -1;
60                   }
61                       else
62                       std::cout<<"readline error"<<std::endl;
63               }
64                   else if (n == 0)
65                   {
66                   close(sockfd);
67                   events[i].data.fd = -1;
68              }
69              ev.data.fd=sockfd;//设置用于写操作的文件描述符
70              ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;//设置用于注测的写操作事件
71              epoll_ctl(epfd,,sockfd,&ev);//修改sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT
72         }
73        else if(events[i].events&EPOLLOUT)
74        {
75            sockfd = events[i].data.fd;
76             write(sockfd, line, n);
77             ev.data.fd=sockfd;//设置用于读操作的文件描述符
78             ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;//设置用于注测的读操作事件
79             epoll_ctl(epfd,,sockfd,&ev);//修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN
80        }
81    }
82  }
83 }

 

参考:http://blog.51cto.com/7666425/1261446

      http://www.cnblogs.com/Anker/p/3265058.html

Linux网络编程之epoll知识点备忘

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原文地址:https://www.cnblogs.com/J1ac/p/8996552.html

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