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http://blog.csdn.net/chenxun_2010/article/details/50493481
1、epoll是什么?
epoll是当前在Linux下开发大规模并发网络程序的热门人选,epoll 在Linux2.6内核中正式引入,和select相似,都是I/O多路复用(IO multiplexing)技术。
Linux下设计并发网络程序,常用的模型有:
Apache模型(Process Per Connection,简称PPC)
TPC(Thread PerConnection)模型
select模型和poll模型。
epoll模型
2、常用模型的缺点
PPC/TPC模型
这两种模型思想类似,就是让每一个到来的连接都有一个进程/线程来服务。这种模型的代价是它要时间和空间。连接较多时,进程/线程切换的开销比较大。因此这类模型能接受的最大连接数都不会高,一般在几百个左右。
select模型
最大并发数限制:因为一个进程所打开的fd(文件描述符)是有限制的,由FD_SETSIZE设置,默认值是1024/2048,因此select模型的最大并发数就被相应限制了。
效率问题:select每次调用都会线性扫描全部的fd集合,这样效率就会呈现线性下降,把FD_SETSIZE改大可能造成这些fd都超时了。
内核/用户空间内存拷贝问题:如何让内核把fd消息通知给用户空间呢?在这个问题上select采取了内存拷贝方法。
poll模型
基本上效率和select是相同的,select缺点的2和3它都没有改掉。
epoll的改进
对比其他模型的问题,epoll的改进如下:
epoll没有最大并发连接的限制,上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048, 一般来说这个数目和系统内存关系很大,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。
效率提升,Epoll最大的优点就在于它只管你“活跃”的连接,而跟连接总数无关,因此在实际的网络环境中,Epoll的效率就会远远高于select和poll。
内存拷贝,Epoll在这点上使用了“共享内存”,这个内存拷贝也省略了。
3、 epoll为什么高效
epoll的高效和其数据结构的设计是密不可分的。
首先回忆一下select模型,当有I/O事件到来时,select通知应用程序有事件到了,应用程序必须轮询所有的fd集合,测试每个fd是否有事件发生,并处理事件;代码像下面这样:
int res = select(maxfd+1, &readfds, NULL, NULL, 120);
if (res > 0)
{
for (int i = 0; i < MAX_CONNECTION; i++)
{
if (FD_ISSET(allConnection[i],&readfds))
{
handleEvent(allConnection[i]);
}
}
}
// if(res == 0) handle timeout, res < 0 handle error
epoll不仅会告诉应用程序有I/0事件到来,还会告诉应用程序相关的信息,这些信息是应用程序填充的,因此根据这些信息应用程序就能直接定位到事件,而不必遍历整个fd集合。
int res = epoll_wait(epfd, events, 20, 120);
for (int i = 0; i < res;i++)
{
handleEvent(events[n]);
}
epoll关键数据结构
前面提到epoll速度快和其数据结构密不可分,其关键数据结构就是:
struct epoll_event {
__uint32_t events; //epoll events
epoll_data_t data; //user data variable
};
typedef union epoll_data {
void* ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
}epoll_data_t;
可见epoll_data是一个union结构体,借助于它应用程序可以保存很多类型的信息:fd、指针等等。有了它,应用程序就可以直接定位目标了。
使用epoll
epoll的API:
int epoll_create(int size);
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, structepoll_event *event);
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents. int timeout);
int epoll_create(int size);
创建一个epoll的文件描述符,参数size告诉内核这个监听的数目共有多大。
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, structepoll_event *event);
epoll的事件注册函数。
参数epfd是epoll_create返回值。
参数op为
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
参数fd是需要监听文件描述符。
参数event是告诉内核需要监听什么事件。event->events的不同的值表示对应的文件描述符的不同事件:
EPOLLIN 可以读(包括对端Socket正常关闭)
EPOLLOUT 可以写
EPOLLPRI有紧急的数据可读(有带外数据OOB到来,TCP中的URG包)
EPOLLERR该文件描述符发生错误
EPOLLHUP该文件描述符被挂断
EPOLLET 将epoll设置为边缘触发(Edge Triggered)模式。
EPOLLONESHOT只监听一次事件,监听完之后,如果还想监听需要再次把该文件描述符加入到epoll队列中
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents. int timeout);
等待事件的产生。
参数events用来从内核得到事件的集合
参数maxevents告之内核这个events有多大(maxevents不能大于size)
参数timeout是超时时间(毫秒)
epoll的模式:
LT模式:Level Triggered水平触发
这个是缺省的工作模式。同时支持block socket和non-block socket。内核会告诉程序员一个文件描述符是否就绪了。如果程序员不作任何操作,内核仍会通知。
ET模式:Edge Triggered 边缘触发
是一种高速模式。仅当状态发生变化的时候才获得通知。这种模式假定程序员在收到一次通知后能够完整地处理事件,于是内核不再通知这一事件。注意:缓冲区中还 有未处理的数据不算状态变化,所以ET模式下程序员只读取了一部分数据就再也得不到通知了,正确的用法是程序员自己确认读完了所有的字节(一直调用read/write直到 出错EAGAIN为止)。
一个例子: