epoll的原理

epoll底层使用了红黑树和链表的结合解决了select的最高限制，并且更高效的对多个IO同时进行操作。epoll中的红黑树和链表在内存中统一一份，就绪链表只是在红黑树的基础上，对节点进行连接指向。

课前小黑板

• 事件触发的两种模型

1. ET： 边沿触发；buf中无数据到有数据才触发
2. LT：水平触发；只要buf有数据就一直触发

• io三种状态
  可读、可写、是否出错
  可读可写的判断依据为recvbuf是否有值以及sendbuf是否为空

epoll默认为水平触发。如何选择使用哪种触发？一般来讲

1. 当实际的大小大于buf大小的时候，选择LT模式
2. listen监听的时候选择LT模式，因为如果选择ET模式的话，发生3个以上客户端同时连接时，有可能漏掉个把

我们都知道了select是遍历所有的IO口，再在fd_set 中判断该io口是否就绪。而epoll则在epoll_wait时获取的event，就是准备就绪的链表

基本函数

• 头文件

sys/epoll.h

epoll_create()

• 函数作用
  用于创建一个epoll实例，返回实例的fd；
• 函数原型

int epoll_create(int size);

• 参数介绍

参数名	说明
size	最大监听的数量。目前该参数无意义，只有是否大于零的区别，如果需要有监听，则填写一个大于零的数即可

epoll_ctl()

• 函数作用
  用于添加或删除所要监听的socket。成功返回0，失败返回-1.错误值可在errno中获取。

• 函数原型

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

• 参数介绍

参数名	说明
eptd	需要操作的文件描述符，即一开始create的那个epollfd
op	操作类型 EPOLL_CTL_ADD：注册目标文件描述符fd EPOLL_CTL_MOD：更改与fd相关联的事件 EPOLL_CTL_DEL：删除epfd中的fd
fd	所要操作的socketfd
event	event事件，设置一些事件类型，比如可读触发，边沿触发这些，具体可参看event事件

epoll_wait

• 函数作用
  等待通过epoll句柄fd找到的就绪事件。函数返回准备好的事件数量。

• 函数原型

int epoll_wait(int _epfd, struct epoll_event *_events, int _maxevents, int _timeout)

• 参数介绍

参数名	说明
_epfd	总的句柄
_events	准备好的事件集合
_maxevents	希望返回的最大事件数量，一般为events的数组大小
_timeout	最大等待时长，单位为毫秒。-1==infinite

event事件

以下列出部分event事件，全部的话可在epoll.h中查看

事件名	事件说明
EPOLLIN	可读
EPOLLPRI	有紧急的事件可以读
EPOLLOUT	可写
EPOLLET	边沿触发，默认为水平触发

用epoll搭建一个简单的服务器

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include <arpa/inet.h>#define EPOLL_SIZE 1024
#define BUFFER_LENGTH 1024int main()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);printf("sockfd is %d\n", sockfd);struct sockaddr_in servAddr;memset(&servAddr, 0,sizeof(servAddr));servAddr.sin_family = AF_INET;servAddr.sin_port = htons(4022);servAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;if(bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servAddr,sizeof(struct sockaddr_in)) < 0){printf("bind sockfd error!\n");return -1;}if(listen(sockfd, 5) < 0){printf("listen error!\n");return -1;}int epollFd = epoll_create(EPOLL_SIZE);struct epoll_event ev, events[EPOLL_SIZE] = {0};ev.events = EPOLLIN;ev.data.fd = sockfd;epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);while(1){int nReady = epoll_wait(epollFd, events, EPOLL_SIZE, -1);if (nReady == -1){printf("nReady error!\n");break;}for (int i = 0; i < nReady; i++){printf("2 \n");if (events[i].data.fd == sockfd){struct sockaddr_in cliAddr;memset(&cliAddr, 0, sizeof(cliAddr));int cliLen = sizeof(cliAddr);printf("1 :%d\n");int clifd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cliAddr, &cliLen);printf("clifd :%d\n", clifd);if (clifd <= 0){continue;}char str[INET_ADDRSTRLEN] = {0};printf("recvfrom %s at port %d, sockfd:%d, clifd:%d\n", inet_ntop(AF_INET, &cliAddr.sin_addr, str, sizeof(str)),ntohs(cliAddr.sin_port), sockfd, clifd);//将接收到的io口也放入观察集中ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;ev.data.fd = clifd;epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_ADD, clifd, &ev);}else{int clifd = events[i].data.fd;char buffer[BUFFER_LENGTH] = {0};int ret = recv(clifd, buffer, BUFFER_LENGTH, 0);if (ret < 0){if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK){printf("read all data ready!\n");}close(clifd);ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;ev.data.fd = clifd;epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_DEL, clifd, &ev);}else if(ret == 0){printf("disconnect %d \n", clifd);close(clifd);ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;ev.data.fd = clifd;epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_DEL, clifd, &ev);continue;}else{printf("recv: %s, %dBytes", buffer, ret);}}}}return 0;}

总结

 epoll 相较于 select来说在处理更多的io时，更为高效。这两种多路复用的原理都是将数据等待和读取数据分离开来。select用到了位图，而epoll使用的红黑树和链表。
 遗憾的是不同的操作系统特供的 epoll 接口有很大差异，所以使用类似于 epoll 的接口实现具有较好跨平台能力的服务器会比较困难。比如mac电脑系统就没有epoll，只有kqueue，与epoll应用类似。