1. epoll概念

在Linux的Man文檔中，我們可以看到如下定義

Epoll - I/O event notification facility
epoll是一種I/O事件通知機(jī)制

I/O事件

• I/O
  輸入輸出(input/output)，輸入輸出的對象可以是 文件(file), 網(wǎng)絡(luò)(socket), 進(jìn)程之間的管道(pipe), 在linux系統(tǒng)中，都用文件描述符(fd)來表示

• 事件

  • 可讀事件， 當(dāng)文件描述符關(guān)聯(lián)的內(nèi)核讀緩沖區(qū)可讀，則觸發(fā)可讀事件
    什么是可讀呢？ 就是內(nèi)核緩沖區(qū)非空，有數(shù)據(jù)可以讀取
  • 可寫事件, 當(dāng)文件描述符關(guān)聯(lián)的內(nèi)核寫緩沖區(qū)可寫，則觸發(fā)可寫事件
    什么是可寫呢？就是內(nèi)核緩沖區(qū)不滿，有空閑空間可以寫入

通知機(jī)制

• 通知機(jī)制，就是當(dāng)事件發(fā)生的時候，去通知他
• 通知機(jī)制的反面，就是輪詢機(jī)制

以上兩點結(jié)合起來理解

epoll是一種當(dāng)文件描述符的內(nèi)核緩沖區(qū)非空的時候，發(fā)出可讀信號進(jìn)行通知，當(dāng)寫緩沖區(qū)不滿的時候，發(fā)出可寫信號通知的機(jī)制

2. 水平觸發(fā)與邊緣觸發(fā)

水平觸發(fā)(level-trggered)

• 只要文件描述符關(guān)聯(lián)的讀內(nèi)核緩沖區(qū)非空，有數(shù)據(jù)可以讀取，就一直發(fā)出可讀信號進(jìn)行通知，
• 當(dāng)文件描述符關(guān)聯(lián)的內(nèi)核寫緩沖區(qū)不滿，有空間可以寫入，就一直發(fā)出可寫信號進(jìn)行通知

邊緣觸發(fā)(edge-triggered)

• 當(dāng)文件描述符關(guān)聯(lián)的讀內(nèi)核緩沖區(qū)由空轉(zhuǎn)化為非空的時候，則發(fā)出可讀信號進(jìn)行通知，
• 當(dāng)文件描述符關(guān)聯(lián)的內(nèi)核寫緩沖區(qū)由滿轉(zhuǎn)化為不滿的時候，則發(fā)出可寫信號進(jìn)行通知

兩者的區(qū)別在哪里呢？水平觸發(fā)是只要讀緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)，就會一直觸發(fā)可讀信號，而邊緣觸發(fā)僅僅在空變?yōu)榉强盏臅r候通知一次，舉個例子：

1. 讀緩沖區(qū)剛開始是空的
2. 讀緩沖區(qū)寫入2KB數(shù)據(jù)
3. 水平觸發(fā)和邊緣觸發(fā)模式此時都會發(fā)出可讀信號
4. 收到信號通知后，讀取了1kb的數(shù)據(jù)，讀緩沖區(qū)還剩余1KB數(shù)據(jù)
5. 水平觸發(fā)會再次進(jìn)行通知，而邊緣觸發(fā)不會再進(jìn)行通知

所以邊緣觸發(fā)需要一次性的把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀完為止，也就是一直讀，直到讀到EGAIN為止，EGAIN說明緩沖區(qū)已經(jīng)空了，因為這一點，邊緣觸發(fā)需要設(shè)置文件句柄為非阻塞

//水平觸發(fā)
    ret = read(fd, buf, sizeof(buf));
    
    //邊緣觸發(fā)
    while(true) {
        ret = read(fd, buf, sizeof(buf);
        if (ret == EAGAIN) break;
    }

3. epoll接口介紹

• epoll_create

  • 創(chuàng)建epoll實例，會創(chuàng)建所需要的紅黑樹，以及就緒鏈表，以及代表epoll實例的文件句柄

    int epoll_create(int size);
    Man文檔中說明了在老的內(nèi)核版本中，入?yún)ize用來指出創(chuàng)建的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小，目前已經(jīng)可以動態(tài)調(diào)整，但是為了兼容老的版本，所以仍然保留，這個size其實意義已經(jīng)不大

• epoll_ctl

  • 添加，修改，或者刪除 注冊到epoll實例中的文件描述符上的監(jiān)控事件

    int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
    對于添加到epfd的文件描述符fd, 添加或者刪除或者修改， 對應(yīng)的event

    • epfd: 通過epoll_create創(chuàng)建的文件描述符
    • op:操作類型
      EPOLL_CTL_ADD, 為相應(yīng)fd添加事件
      EPOLL_CTL_MOD, 修改fd的事件
      EPOLL_CTL_DEL，刪除fd上的某些事件
    • fd: 操作的目標(biāo)文件描述符
    • event: 要操作的事件

       typedef union epoll_data {
          void  *ptr;
          int  fd;
          uint32_t     u32;
          uint64_t     u64;
      } epoll_data_t;
        
      struct epoll_event {
          uint32_t  events;      /* Epoll events */
          epoll_data_t data;        /* User data variable */
      };
      
        events可以是一組bit的組合
            EPOLLIN：可讀
            EPOLLOUT: 可寫
            EPOLLET: 邊緣觸發(fā)，默認(rèn)是水平觸發(fā)
      

• epoll_wait

  int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout)
  等待注冊的事件發(fā)生，返回事件的數(shù)目，并將觸發(fā)的事件寫入events數(shù)組中

  • epfd: epoll實例文件描述符
  • events: 數(shù)組出參，用來記錄被觸發(fā)的events，其大小應(yīng)該和maxevents一致
  • maxevents: 返回的events的最大個數(shù)，如果最大個數(shù)大于實際觸發(fā)的個數(shù)，則下次epoll_wait的時候仍然可以返回
  • timeout: 等待事件，毫秒為單位 -1:無限等待 0:立即返回

了解以上這些，面試是足夠了，但是對于工程中的實際使用，仍然不足，后續(xù)會以epoll在redis中的使用為例，為大家進(jìn)行剖析