在Linux網(wǎng)絡(luò)編程當(dāng)中，很長時間都是使用select來做事件的觸發(fā)，而在新的linux內(nèi)核當(dāng)中，有一種替換他的機(jī)制，就是epoll()//#include <sys/epoll.h>。
相對于select，epoll的好處就是更加靈活，沒有描述符的限制，且不會隨著監(jiān)聽fd數(shù)目的增長而降低效率。因為在內(nèi)核中的select的實現(xiàn)使用的是輪詢機(jī)制，輪詢的fd數(shù)目越多，耗時就越多，并且在linux/posix_types.h頭文件中有這樣的聲明：#define __FD_SETSIZE 1024 當(dāng)然可以通過修改頭文件，再重新編譯內(nèi)核來擴(kuò)大這個數(shù)目，但是這似乎并不治本。epoll使用一個文件描述符管理多個文件描述符，將用戶關(guān)系的文件描述符的事件存放到內(nèi)核的一個事件表當(dāng)中，這樣在用戶空間和內(nèi)核空間的copy只需要一次。
輪詢(polling)
- 是一種CPU決策如何提供周邊設(shè)備的服務(wù)方式,又稱為程序控制輸入輸出(programmed I/O)。輪詢由CPU定時發(fā)出詢問，依序詢問每一個周邊設(shè)備是否需要其服務(wù)，有需要即給予服務(wù),服務(wù)結(jié)束后再詢問下一個周邊，接著不斷地周而復(fù)始。輪詢法容易實現(xiàn)，但是效率偏低。
epoll的接口非常簡單，一共就三個函數(shù)
- int epoll_create(int size); 創(chuàng)建一個epoll的句柄，size用來告訴內(nèi)核這個監(jiān)聽的數(shù)目一共有多大(即你的epoll所支持的最大句柄數(shù)注意和select()的最大描述符值+1相區(qū)別)。這個參數(shù)不同于select中的第一個參數(shù)給出最大監(jiān)聽描述符的fd+1的值。需要注意的是，當(dāng)創(chuàng)建好epoll句柄以后，它就是會占用一個fd值，在linux的/proc/進(jìn)程ID/fd/下使能夠看到這個fd的，所以使用完epoll以后必須要調(diào)用close()關(guān)閉否則可能導(dǎo)致fd被耗盡。
- *int epoll_ctl(int epfd,int op,int fd.struct epoll_event event);epoll的事件注冊函數(shù)，他與select()在監(jiān)聽事件時告訴內(nèi)核要監(jiān)聽什么類型的事件不同，epoll在這里先注冊要監(jiān)聽的事件類型(讀、寫、異常)。
- 第一個參數(shù)是epoll_create()的返回值。
- 第二個參數(shù)表示動作。使用三個宏表示：EPOLL_CTL_ADD:注冊新的fd到epfd中；EPOLL_CTL_MOD：修改已經(jīng)注冊的fd的監(jiān)聽事件；EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除某個fd。
- 第三個參數(shù)是需要監(jiān)聽的fd。
- 第四個參數(shù)是要告訴內(nèi)核需要監(jiān)聽什么事件，struct epoll_event結(jié)構(gòu)體如下：
typedef union epoll_data{ void *ptr; int fd; __uint32_t u32; __uint64_t u64; }epoll_data_t; struct epoll_event{ __uint32_t event; epoll_data_t data; }events可以是以下的幾個宏的集合：EPOLLIN：表示對應(yīng)的文件描述符可讀(包括對端socket正常關(guān)閉)。EPOLLOUT:表示對應(yīng)的文件描述符可寫；EPOLLPRI:表示對應(yīng)的文件描述符有緊急的可讀數(shù)據(jù)(此處應(yīng)該表示有帶外數(shù)據(jù)到來)；
EPOLLERR：表示對應(yīng)的描述符發(fā)生錯誤；EPOLLHUP：標(biāo)識對應(yīng)的文件描述符被掛斷；EPOLLET：將EPOLL設(shè)置為邊緣觸發(fā)(Edge Triggered)模式，相對于水平觸發(fā)。EPOLLONESHOT：只監(jiān)聽一次事件，當(dāng)監(jiān)聽完這次事件之后，若還需要繼續(xù)監(jiān)聽這個socket的話，需要再次把這個socket加入到EPOLL隊列當(dāng)中。
- *int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event events,int maxevents,int timeout);等待事件的發(fā)生，類似于select()調(diào)用，參數(shù)events用來從內(nèi)核得到事件的集合，maxevents告訴內(nèi)核這個events有多大，這個maxevents的值不能大于創(chuàng)建epoll_create()時的size，參數(shù)timeout是超時的時間(0:立即返回，-1:永久阻塞)。函數(shù)返回需要處理的事件的數(shù)目。若返回0則表示已超時。
那么究竟如何來使用epoll呢？其實非常簡單。
通過在包含一個頭文件#include <sys/epoll.h> 以及幾個簡單的API將可以大大的提高你的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的支持人數(shù)。
首先通過create_epoll(int maxfds)來創(chuàng)建一個epoll的句柄，其中maxfds為你epoll所支持的最大句柄數(shù)。這個函數(shù)會返回一個新的epoll句柄，之后的所有操作將通過這個句柄來進(jìn)行操作。在用完之后，記得用close()來關(guān)閉這個創(chuàng)建出來的epoll句柄。
之后在你的網(wǎng)絡(luò)主循環(huán)里面，每一幀的調(diào)用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)來查詢所有的網(wǎng)絡(luò)接口，看哪一個可以讀，哪一個可以寫了。基本的語法為：
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
其中kdpfd為用epoll_create創(chuàng)建之后的句柄，events是一個epoll_event*的指針，當(dāng)epoll_wait這個函數(shù)操作成功之后，epoll_events里面將儲存所有的讀寫事件。max_events是當(dāng)前需要監(jiān)聽的所有socket句柄數(shù)。最后一個timeout是 epoll_wait的超時，為0的時候表示馬上返回，為-1的時候表示一直等下去，直到有事件范圍，為任意正整數(shù)的時候表示等這么長的時間，如果一直沒有事件，則范圍。一般如果網(wǎng)絡(luò)主循環(huán)是單獨的線程的話，可以用-1來等，這樣可以保證一些效率，如果是和主邏輯在同一個線程的話，則可以用0來保證主循環(huán)的效率。
epoll_wait范圍之后應(yīng)該是一個循環(huán)，遍利所有的事件。
幾乎所有的epoll程序都使用下面的框架：
for( ; ; )
{
nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);
for(i=0;i<nfds;++i)
{
if(events[i].data.fd==listenfd) //有新的連接
{
connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); //accept這個連接
ev.data.fd=connfd;
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); //將新的fd添加到epoll的監(jiān)聽隊列中
}
else if( events[i].events&EPOLLIN ) //接收到數(shù)據(jù)，讀socket
{
n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0 //讀
ev.data.ptr = md; //md為自定義類型，添加數(shù)據(jù)
ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);//修改標(biāo)識符，等待下一個循環(huán)時發(fā)送數(shù)據(jù)，異步處理的精髓
}
else if(events[i].events&EPOLLOUT) //有數(shù)據(jù)待發(fā)送，寫socket
{
struct myepoll_data* md = (myepoll_data*)events[i].data.ptr; //取數(shù)據(jù)
sockfd = md->fd;
send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 ); //發(fā)送數(shù)據(jù)
ev.data.fd=sockfd;
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //修改標(biāo)識符，等待下一個循環(huán)時接收數(shù)據(jù)
}
else
{
//其他的處理
}
}
}
關(guān)于ET、LT兩種工作模式
epoll對文件描述符的操作有兩種模式：LT（level trigger）和ET（edge trigger）。LT模式是默認(rèn)模式，LT模式與ET模式的區(qū)別如下：
LT模式：當(dāng)epoll_wait檢測到描述符事件發(fā)生并將此事件通知應(yīng)用程序，應(yīng)用程序可以不立即處理該事件。下次調(diào)用epoll_wait時，會再次響應(yīng)應(yīng)用程序并通知此事件。
ET模式：當(dāng)epoll_wait檢測到描述符事件發(fā)生并將此事件通知應(yīng)用程序，應(yīng)用程序必須立即處理該事件。如果不處理，下次調(diào)用epoll_wait時，不會再次響應(yīng)應(yīng)用程序并通知此事件。
ET模式在很大程度上減少了epoll事件被重復(fù)觸發(fā)的次數(shù)，因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的時候，必須使用非阻塞套接口，以避免由于一個文件句柄的阻塞讀/阻塞寫操作把處理多個文件描述符的任務(wù)餓死。
