epoll

一.简介

1.epoll接口

epoll接口非常简单，一共只有三个函数

（1）int epoll_create(int size);

创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。

（2）int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

epoll的事件注册函数，它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。

第一个参数是epoll_create()的返回值;

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； 第三个参数是需要监听的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：

struct epoll_event { __uint32_t events; /* Epoll events / epoll_data_t data; / User data variable */ };

events可以是以下几个宏的集合： EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）

EPOLLIN事件则只有当对端有数据写入时才会触发，所以触发一次后需要不断读取所有数据直到读完EAGAIN为止。否则剩下的数据只有在下次对端有写入时才能一起取出来了。 现在明白为什么说epoll必须要求异步socket了吧？如果同步socket，而且要求读完所有数据，那么最终就会在堵死在阻塞里。

EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；

EPOLLOUT事件只有在连接时触发一次，表示可写，其他时候想要触发，那要先准备好下面条件： 1.某次write，写满了发送缓冲区，返回错误码为EAGAIN。 2.对端读取了一些数据，又重新可写了，此时会触发EPOLLOUT。 简单地说：EPOLLOUT事件只有在不可写到可写的转变时刻，才会触发一次，所以叫边缘触发，这叫法没错的！ 其实，如果真的想强制触发一次，也是有办法的，直接调用epoll_ctl重新设置一下event就可以了，event跟原来的设置一模一样都行（但必须包含EPOLLOUT），关键是重新设置，就会马上触发一次EPOLLOUT事件。

1.缓冲区由满变空.

2.同时注册EPOLLIN | EPOLLOUT事件，也会触发一次EPOLLOUT事件 这个两个也会触发EPOLLOUT事件

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(Level Triggered)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

（3） int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

等待事件的产生，类似于select()调用。参数events用来从内核得到事件的集合，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）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。

2.底层实现

epoll_create：

​ 创建一个epoll描述符，底层同时创建一个红黑树，和一个就绪链表，红黑树存储所监控的文件描述符的节点数据，就绪链表存储就绪的文件描述符的节点数据

epoll_ctl：

​ 将会添加新的描述符，首先判断是红黑树上是否有此文件描述符节点，如果有，则立即返回。如果没有， 则在树干上插入新的节点，并且告知内核注册回调函数。

epoll_wait：

​ 当接收到某个文件描述符过来数据时，那么内核将该节点插入到就绪链表里面。epoll_wait将会接收到消息，并且将数据拷贝到用户空间，清空链表。对于LT模式epoll_wait清空就绪链表之后会检查该文件描述符是哪一种模式，如果为LT模式，且必须该节点确实有事件未处理，那么就会把该节点重新放入到刚刚删除掉的且刚准备好的就绪链表，epoll_wait马上返回。ET模式不会检查，只会调用一次。

3.epoll触发方式

EPOLL事件有两种模型： Edge Triggered (ET) Level Triggered (LT)

LT(level triggered)是缺省的工作方式，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．（未处理完一直通知）

**level-trigger 模式下只要某个 socket 处于 readable/writable 状态，无论什么时候进行 epoll_wait 都会返回该 socket。**

ET(edge-triggered)是高速工作方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如，你在发送，接收或者接收请求，或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误）。但是请注意，如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪)，内核不会发送更多的通知(only once),不过在TCP协议中，ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认（这句话不理解）。

**edge-trigger 模式下只有某个 socket 从 unreadable 变为 readable （缓冲区空变非空）或从****unwritable 变为 writable（缓冲区满变非满） 时，epoll_wait 才会返回该 socket。**

当使用epoll的ET模型来工作时，当产生了一个EPOLLIN事件后，读数据的时候需要考虑的是当recv()返回的大小如果等于请求的大小，那么很有可能是缓冲区还有数据未读完，也意味着该次事件还没有处理完，所以还需要再次读取：

//这里说明思路
while(rs)
{
　　buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);
　　if(buflen < 0)
　　{
　　　　// 由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可读
　　　　// 在这里就当作是该次事件已处理完.
　　　　if(errno == EAGAIN)
　　　　　　break;
    　　else
　　　　　　return;
　　}

　　else if(buflen == 0)
   {
     // 这里表示对端的socket已正常关闭.
   }
   if(buflen == sizeof(buf)
   　　rs = 1;   // 需要再次读取
   else
   　　rs = 0;
}