epoll好文章

https://www.cnblogs.com/apprentice89/p/3234677.html

https://www.jianshu.com/p/aa486512e989

https://cloud.tencent.com/developer/article/1005481

最后看看epoll独有的两种模式LT和ET。无论是LT和ET模式，都适用于以上所说的流程。区别是，LT模式下，只要一个句柄上的事件一次没有处理完，会在以后调用epoll_wait时次次返回这个句柄，而ET模式仅在第一次返回。

这件事怎么做到的呢？

当一个socket句柄上有事件时，内核会把该句柄插入上面所说的准备就绪list链表，这时我们调用epoll_wait，会把准备就绪的socket拷贝到用户态内存，然后清空准备就绪list链表，

最后，epoll_wait干了件事，就是检查这些socket，如果不是ET模式（就是LT模式的句柄了），并且这些socket上确实有未处理的事件时，又把该句柄放回到刚刚清空的准备就绪链表了。

所以，非ET的句柄，只要它上面还有事件，epoll_wait每次都会返回。而ET模式的句柄，除非有新中断到，即使socket上的事件没有处理完，也是不会次次从epoll_wait返回的。

　　

epoll为什么使用红黑树
因为epoll要求快速找到某个句柄,因此首先是一个Map接口,候选实现:

哈希表 O(1)
红黑树 O(lgn)
跳表 近似O(lgn)
据说老版本的内核和FreeBSD的Kqueue使用的是哈希表.
个人理解现在内核使用红黑树的原因:

哈希表. 空间因素,可伸缩性.
(1)频繁增删. 哈希表需要预估空间大小, 这个场景下无法做到.
间接影响响应时间,假如要resize,原来的数据还得移动.即使用了一致性哈希算法,
也难以满足非阻塞的timeout时间限制.(时间不稳定)
(2) 百万级连接,哈希表有镂空的空间,太浪费内存.
跳表. 慢于红黑树. 空间也高.
红黑树. 经验判断,内核的其他地方如防火墙也使用红黑树,实践上看性能最优.

　　

 

fd数量受限于内核内存大小，理论上无限

　　

epoll 跟mmap没关系 没用到mmap

　　

https://www.cnblogs.com/lojunren/p/3856290.html

后面的ETLT区别写得好

 

LT与ET模式

在这里，笔者强烈推荐《彻底学会使用epoll》系列博文，这是笔者看过的，对epoll的ET和LT模式讲解最为详尽和易懂的博文。下面的实例均来自该系列博文。限于篇幅原因，很多关键的细节，不能完全摘录。

话不多说，直接上代码。

程序一：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/epoll.h>

int main(void)
{
　　int epfd,nfds;
　　struct epoll_event ev,events[5]; //ev用于注册事件，数组用于返回要处理的事件
　　epfd = epoll_create(1); //只需要监听一个描述符——标准输入
　　ev.data.fd = STDIN_FILENO;
　　ev.events = EPOLLIN|EPOLLET; //监听读状态同时设置ET模式
　　epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &ev); //注册epoll事件
　　for(;;)
　　{
　　　　nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);
　　　　for(int i = 0; i < nfds; i++)
　　　　{
　　　　　　if(events[i].data.fd==STDIN_FILENO)
　　　　　　　　printf("welcome to epoll's word!\n");

　　　　}
　　}
}

编译并运行，结果如下：

1. 当用户输入一组字符，这组字符被送入buffer，字符停留在buffer中，又因为buffer由空变为不空，所以ET返回读就绪，输出”welcome to epoll's world！”。
2. 之后程序再次执行epoll_wait，此时虽然buffer中有内容可读，但是根据我们上节的分析，ET并不返回就绪，导致epoll_wait阻塞。（底层原因是ET下就绪fd的epitem只被放入rdlist一次）。
3. 用户再次输入一组字符，导致buffer中的内容增多，根据我们上节的分析这将导致fd状态的改变，是对应的epitem再次加入rdlist，从而使epoll_wait返回读就绪，再次输出“Welcome to epoll's world！”。

接下来我们将上面程序的第11行做如下修改：

1  ev.events=EPOLLIN;    //默认使用LT模式

编译并运行，结果如下：

程序陷入死循环，因为用户输入任意数据后，数据被送入buffer且没有被读出，所以LT模式下每次epoll_wait都认为buffer可读返回读就绪。导致每次都会输出”welcome to epoll's world！”。

程序二：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <sys/epoll.h>
 4
 5 int main(void)
 6 {
 7     int epfd,nfds;
 8     struct epoll_event ev,events[5];                    //ev用于注册事件，数组用于返回要处理的事件
 9     epfd = epoll_create(1);                                //只需要监听一个描述符——标准输入
10     ev.data.fd = STDIN_FILENO;
11     ev.events = EPOLLIN;                                //监听读状态同时设置LT模式
12     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &ev);    //注册epoll事件
13     for(;;)
14     {
15         nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);
16         for(int i = 0; i < nfds; i++)
17         {
18             if(events[i].data.fd==STDIN_FILENO)
19             {
20                 char buf[1024] = {0};
21                 read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));
22                 printf("welcome to epoll's word!\n");
23             }
24         }
25     }
26 }

编译并运行，结果如下：

本程序依然使用LT模式，但是每次epoll_wait返回读就绪的时候我们都将buffer（缓冲）中的内容read出来，所以导致buffer再次清空，下次调用epoll_wait就会阻塞。所以能够实现我们所想要的功能——当用户从控制台有任何输入操作时，输出”welcome to epoll's world！”

程序三：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <sys/epoll.h>
 4
 5 int main(void)
 6 {
 7     int epfd,nfds;
 8     struct epoll_event ev,events[5];                    //ev用于注册事件，数组用于返回要处理的事件
 9     epfd = epoll_create(1);                                //只需要监听一个描述符——标准输入
10     ev.data.fd = STDIN_FILENO;
11     ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;                        //监听读状态同时设置ET模式
12     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &ev);    //注册epoll事件
13     for(;;)
14     {
15         nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);
16         for(int i = 0; i < nfds; i++)
17         {
18             if(events[i].data.fd==STDIN_FILENO)
19             {
20                 printf("welcome to epoll's word!\n");
21                 ev.data.fd = STDIN_FILENO;
22                 ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;                        //设置ET模式
23                 epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, STDIN_FILENO, &ev);    //重置epoll事件（ADD无效）
24             }
25         }
26     }
27 }

编译并运行，结果如下：

程序依然使用ET，但是每次读就绪后都主动的再次MOD IN事件，我们发现程序再次出现死循环，也就是每次返回读就绪。但是注意，如果我们将MOD改为ADD，将不会产生任何影响。别忘了每次ADD一个描述符都会在epitem组成的红黑树中添加一个项，我们之前已经ADD过一次，再次ADD将阻止添加，所以在次调用ADD IN事件不会有任何影响。

程序四：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <sys/epoll.h>
 4
 5 int main(void)
 6 {
 7     int epfd,nfds;
 8     struct epoll_event ev,events[5];                    //ev用于注册事件，数组用于返回要处理的事件
 9     epfd = epoll_create(1);                                //只需要监听一个描述符——标准输入
10     ev.data.fd = STDOUT_FILENO;
11     ev.events = EPOLLOUT|EPOLLET;                        //监听读状态同时设置ET模式
12     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDOUT_FILENO, &ev);    //注册epoll事件
13     for(;;)
14     {
15         nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);
16         for(int i = 0; i < nfds; i++)
17         {
18             if(events[i].data.fd==STDOUT_FILENO)
19             {
20                 printf("welcome to epoll's word!\n");
21             }
22         }
23     }
24 }

编译并运行，结果如下：

这个程序的功能是只要标准输出写就绪，就输出“welcome to epoll's world”。我们发现这将是一个死循环。下面具体分析一下这个程序的执行过程：

1. 首先初始buffer为空，buffer中有空间可写，这时无论是ET还是LT都会将对应的epitem加入rdlist，导致epoll_wait就返回写就绪。
2. 程序想标准输出输出”welcome to epoll's world”和换行符，因为标准输出为控制台的时候缓冲是“行缓冲”,所以换行符导致buffer中的内容清空，这就对应第二节中ET模式下写就绪的第二种情况——当有旧数据被发送走时，即buffer中待写的内容变少得时候会触发fd状态的改变。所以下次epoll_wait会返回写就绪。如此循环往复。

程序五：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <sys/epoll.h>
 4
 5 int main(void)
 6 {
 7     int epfd,nfds;
 8     struct epoll_event ev,events[5];                    //ev用于注册事件，数组用于返回要处理的事件
 9     epfd = epoll_create(1);                                //只需要监听一个描述符——标准输入
10     ev.data.fd = STDOUT_FILENO;
11     ev.events = EPOLLOUT|EPOLLET;                        //监听读状态同时设置ET模式
12     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDOUT_FILENO, &ev);    //注册epoll事件
13     for(;;)
14     {
15         nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);
16         for(int i = 0; i < nfds; i++)
17         {
18             if(events[i].data.fd==STDOUT_FILENO)
19             {
20                 printf("welcome to epoll's word!");
21             }
22         }
23     }
24 }

编译并运行，结果如下：

与程序四相比，程序五只是将输出语句的printf的换行符移除。我们看到程序成挂起状态。因为第一次epoll_wait返回写就绪后，程序向标准输出的buffer中写入“welcome to epoll's world！”，但是因为没有输出换行，所以buffer中的内容一直存在，下次epoll_wait的时候，虽然有写空间但是ET模式下不再返回写就绪。回忆第一节关于ET的实现，这种情况原因就是第一次buffer为空，导致epitem加入rdlist，返回一次就绪后移除此epitem，之后虽然buffer仍然可写，但是由于对应epitem已经不再rdlist中，就不会对其就绪fd的events的在检测了。

程序六：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <sys/epoll.h>
 4
 5 int main(void)
 6 {
 7     int epfd,nfds;
 8     struct epoll_event ev,events[5];                    //ev用于注册事件，数组用于返回要处理的事件
 9     epfd = epoll_create(1);                                //只需要监听一个描述符——标准输入
10     ev.data.fd = STDOUT_FILENO;
11     ev.events = EPOLLOUT;                                //监听读状态同时设置LT模式
12     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDOUT_FILENO, &ev);    //注册epoll事件
13     for(;;)
14     {
15         nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);
16         for(int i = 0; i < nfds; i++)
17         {
18             if(events[i].data.fd==STDOUT_FILENO)
19             {
20                 printf("welcome to epoll's word!");
21             }
22         }
23     }
24 }

编译并运行，结果如下：

程序六相对程序五仅仅是修改ET模式为默认的LT模式，我们发现程序再次死循环。这时候原因已经很清楚了，因为当向buffer写入”welcome to epoll's world！”后，虽然buffer没有输出清空，但是LT模式下只有buffer有写空间就返回写就绪，所以会一直输出”welcome to epoll's world！”,当buffer满的时候，buffer会自动刷清输出，同样会造成epoll_wait返回写就绪。

程序七：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <sys/epoll.h>
 4
 5 int main(void)
 6 {
 7     int epfd,nfds;
 8     struct epoll_event ev,events[5];                    //ev用于注册事件，数组用于返回要处理的事件
 9     epfd = epoll_create(1);                                //只需要监听一个描述符——标准输入
10     ev.data.fd = STDOUT_FILENO;
11     ev.events = EPOLLOUT|EPOLLET;                                //监听读状态同时设置LT模式
12     epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDOUT_FILENO, &ev);    //注册epoll事件
13     for(;;)
14     {
15         nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);
16         for(int i = 0; i < nfds; i++)
17         {
18             if(events[i].data.fd==STDOUT_FILENO)
19             {
20                 printf("welcome to epoll's word!");
21                 ev.data.fd = STDOUT_FILENO;
22                 ev.events = EPOLLOUT|EPOLLET;                        //设置ET模式
23                 epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, STDOUT_FILENO, &ev);    //重置epoll事件（ADD无效）
24             }
25         }
26     }
27 }

编译并运行，结果如下：

程序七相对于程序五在每次向标准输出的buffer输出”welcome to epoll's world！”后，重新MOD OUT事件。所以相当于每次都会返回就绪，导致程序循环输出。

经过前面的案例分析，我们已经了解到，当epoll工作在ET模式下时，对于读操作，如果read一次没有读尽buffer中的数据，那么下次将得不到读就绪的通知，造成buffer中已有的数据无机会读出，除非有新的数据再次到达。对于写操作，主要是因为ET模式下fd通常为非阻塞造成的一个问题——如何保证将用户要求写的数据写完。

要解决上述两个ET模式下的读写问题，我们必须实现：

1. 对于读，只要buffer中还有数据就一直读；
2. 对于写，只要buffer还有空间且用户请求写的数据还未写完，就一直写。

ET模式下的accept问题

请思考以下一种场景：在某一时刻，有多个连接同时到达，服务器的 TCP 就绪队列瞬间积累多个就绪连接，由于是边缘触发模式，epoll 只会通知一次，accept 只处理一个连接，导致 TCP 就绪队列中剩下的连接都得不到处理。在这种情形下，我们应该如何有效的处理呢？

解决的方法是：解决办法是用 while 循环抱住 accept 调用，处理完 TCP 就绪队列中的所有连接后再退出循环。如何知道是否处理完就绪队列中的所有连接呢？ accept  返回 -1 并且 errno 设置为 EAGAIN 就表示所有连接都处理完。

关于ET的accept问题，这篇博文的参考价值很高，如果有兴趣，可以链接过去围观一下。

ET模式为什么要设置在非阻塞模式下工作

因为ET模式下的读写需要一直读或写直到出错（对于读，当读到的实际字节数小于请求字节数时就可以停止），而如果你的文件描述符如果不是非阻塞的，那这个一直读或一直写势必会在最后一次阻塞。这样就不能在阻塞在epoll_wait上了，造成其他文件描述符的任务饥饿。

epoll的使用实例

这样的实例，网上已经有很多了（包括参考链接），笔者这里就略过了。

小结

LT：水平触发，效率会低于ET触发，尤其在大并发，大流量的情况下。但是LT对代码编写要求比较低，不容易出现问题。LT模式服务编写上的表现是：只要有数据没有被获取，内核就不断通知你，因此不用担心事件丢失的情况。

ET：边缘触发，效率非常高，在并发，大流量的情况下，会比LT少很多epoll的系统调用，因此效率高。但是对编程要求高，需要细致的处理每个请求，否则容易发生丢失事件的情况。

从本质上讲：与LT相比，ET模型是通过减少系统调用来达到提高并行效率的。