epoll反應堆模型實現

在高併發tcp請求中，為了實現資源的節省，效率的提公升，epoll逐漸替代了之前的select和poll，它在使用者層上規避了忙輪詢這種效率不高的監聽方式,epoll的時間複雜度為o(1), 也就意味著，epoll在高併發場景，隨著檔案描述符的增長，有良好的可擴充套件性。

關鍵函式有三個：

核心資料結構

typedef union epoll_data
epoll_data_t;
struct epoll_event
;

struct eventpoll ;

我們在呼叫epoll_create時，核心除了幫我們在epoll檔案系統裡建了個file結點，在核心cache裡建了個紅黑樹用於儲存以後epoll_ctl傳來的socket外，還會再建立乙個rdllist雙向鍊錶，用於儲存準備就緒的事件，當epoll_wait呼叫時，僅僅觀察這個rdllist雙向煉表裡有沒有資料即可。有資料就返回，沒有資料就sleep，等到timeout時間到後即使鍊錶沒資料也返回。所以，epoll_wait非常高效。

所有新增到epoll中的事件都會與裝置(如網絡卡)驅動程式建立**關係，也就是說相應事件的發生時會呼叫這裡的**方法。這個**方法在核心中叫做ep_poll_callback，它會把這樣的事件放到上面的rdllist雙向鍊錶中。

在epoll中對於每乙個事件都會建立乙個epitem結構體，如下所示：

struct epitem ; // 這裡包含每乙個事件對應著的資訊。

當呼叫epoll_wait檢查是否有發生事件的連線時，只是檢查eventpoll物件中的rdllist雙向鍊錶是否有epitem元素而已，如果rdllist鍊錶不為空，則這裡的事件複製到使用者態記憶體（使用共享記憶體提高效率）中，同時將事件數量返回給使用者。因此epoll_waitx效率非常高。epoll_ctl在向epoll物件中新增、修改、刪除事件時，從rbr紅黑樹中查詢事件也非常快，也就是說epoll是非常高效的。

epoll有epolllt和epollet兩種觸發模式，lt是預設的模式，et是「高速」模式。

lt（水平觸發）模式下，只要這個檔案描述符還有資料可讀，每次 epoll_wait都會返回它的事件，提醒使用者程式去操作；

et（邊緣觸發）模式下，在它檢測到有 i/o 事件時，通過 epoll_wait 呼叫會得到有事件通知的檔案描述符，對於每乙個被通知的檔案描述符，如可讀，則必須將該檔案描述符一直讀到空，讓 errno 返回 eagain 為止，否則下次的 epoll_wait 不會返回餘下的資料，會丟掉事件。如果et模式不是非阻塞的，那這個一直讀或一直寫勢必會在最後一次阻塞。

還有乙個特點是，epoll使用「事件」的就緒通知方式，通過epoll_ctl註冊fd，一旦該fd就緒，核心就會採用類似callback的**機制來啟用該fd，epoll_wait便可以收到通知。

【總結】：

et模式（邊緣觸發）只有資料到來才觸發，不管快取區中是否還有資料，緩衝區剩餘未讀盡的資料不會導致epoll_wait返回；

lt 模式（水平觸發，預設）只要有資料都會觸發，緩衝區剩餘未讀盡的資料會導致epoll_wait返回。

【epoll反應堆模型的流程】：

epoll_create(); // 建立監聽紅黑樹

epoll_ctl(); // 向書上新增監聽fd

epoll_wait(); // 監聽

有客戶端連線上來--->lfd呼叫acceptconn()--->將cfd掛載到紅黑樹上監聽其讀事件--->

epoll_wait()返回cfd--->cfd**recvdata()--->將cfd摘下來監聽寫事件--->

epoll_wait()返回cfd--->cfd**senddata()--->將cfd摘下來監聽讀事件--->...--->

/*
epoll基於非阻塞i/o事件驅動
*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define max_events 1024
#define buflen 4096
#define serv_port 8080
void recvdata(int fd ,int events , void*arg);
void senddata(int fd ,int events , void*arg);
struct myevent_s
;int g_efd; //全域性變數 記錄epoll_create返回的檔案描述符
struct myevent_s g_events[max_events+1]; //自定義結構體型別陣列
//初始化結構體myevent_s成員變數
void eventset(struct myevent_s *ev , int fd, void (*call_back)(int, int ,void*),void *arg)
ev->last_active= (time)null;
return;
}/*向監聽紅黑樹新增乙個檔案描述符*/
void event_add(int efd , int events , struct myevent_s *ev)};
int op;
epv.events = ev->events = events;
epv.data.ptr = ev;
if(ev->status == 0 )
if(epoll_ctl(efd,op,ev->fd,&epv)<0)
else 
printf("epv add succeed\n");
}void eventdel(int efd ,struct myevent_s *ev)};
if(ev->status != 1)
epv.data.ptr = null;
ev->status = 0;
epoll_ctl(efd,epoll_ctl_del,ev->fd, &epv);
return ;
}void acceptconn(int lfd , int events ,void *arg)
else
doelse if(len == 0)
else
}void senddata(int fd ,int events , void *arg)
else
}void initlistensocket(int efd , short port)
int main()
initlistensocket(g_efd,port); //初始化監聽socket
struct epoll_event events[max_events+1]; //儲存已經滿足就緒事件的檔案描述符陣列 為epoll_wait做準備
printf("server running:port[%d]\n", port);
int checkpos = 0 ,i;
while (1)
long duration = now - g_events[checkpos].last_active;
if(duration >= 60)
}*///監聽紅黑樹g_efd,將滿足的事件新增到g_events中。
int nfd = epoll_wait(g_efd,events,max_events+1,1000);
if(nfd<0)
for(i = 0 ;i < nfd ;i++)
if((events[i].events & epollout) && (ev->events & epollout))}}
}

使用方法：

gcc server.c -o server

./server

重新開啟新的終端：

nc 127.1 8080

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