Linux编程之Epoll高并发

网络上所有资料都说epoll是高并发、单线程、IO重叠服用的首选架构，比select和poll性能都要好，特别是在有大量不活跃连接的情况下。具体原理就不阐述了，下面说说使用。

具有有三个函数：

#include <sys/epoll.h>

1、int epoll_create ( int size );

size是epoll要监视的fd的规模。

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

（1）epfd：epoll_create的返回值。

（2）op  指定操作类型：

EPOLL_CTL_ADD：往事件表中注册fd上的事件

EPOLL_CTL_MOD：修改fd上的注册事件

EPOLL_CTL_DEL：删除fd上的注册事件

（3）fd：要操作的文件描述符（socket）

（4）event：指定要监听fd的什么事情。它是epoll_event结构指针类型：

struct epoll_event

{

__unit32_t events;    // epoll事件

epoll_data_t data;     // 用户数据

};

events：描述事件类型。events可以是以下几个宏的集合：

EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；

EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；

EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；

EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge
Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level
Triggered)来说的。

EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里。

data成员：其中data.fd常用来装要操作的fd。

typedef union
epoll_data

{

void *ptr;

int
fd;

__uint32_t u32;

__uint64_t u64;

}
epoll_data_t;

3、int epoll_wait ( int epfd,
struct epoll_event* events, int maxevents, int timeout );

epoll_wait的工作流程是：等待，如果有epoll事件发生立刻返回，否则等待timeout毫秒。返回时拷贝要处理的事件到events指向的数组，返回就绪的文件描述符的个数，失败时返回-1并设置errno。

timeout：指定epoll的超时时间，单位是毫秒。当timeout为-1是，epoll_wait调用将永远阻塞，直到某个事件发生。当timeout为0时，epoll_wait调用将立即返回。

maxevents：指定最多监听多少个事件。如果events指向的是20个单元的结构体数组，那么就设置maxevents为20。

events： events指向的数组中将拷贝所有就绪的事件，从内核事件表中。events的成员是struct
epoll_event类型，一般包含events（其值是如：EPOLLIN、EPOLLOUT等）。还有一个是data.fd,包含拷贝的事件对应的socket，如果是服务器监听socket，说明是有用户连接到这个socket，如果是其他已经连接好的socket，说明是有数据要发送或者接收。

如果事件数组中的数据得到处理，那么内核事件表中的事件就会被删除，下次wait就没有那些socket的事件了。

实例代码：

epoll.c

#include
<stdio.h>

#include
<sys/epoll.h>

#include
<sys/socket.h>

#include
<stdlib.h>

#include
<netinet/in.h>                 //包含sockaddr_in定义

#include
<errno.h>

#include
<string.h>                     //包含memset strncpy

int main(int
argc,char* argv[])   //主函数

{

int epfd1;int result;

int server_len,client_len;

int server_sockfd,client_sockfd;

struct sockaddr_in server_address;       //定义在
<netinet/in.h>

struct sockaddr_in client_address;

struct epoll_event ev1;

struct epoll_event ev[20];

int epollreturn;

int i,j,res;

int sockfd;

char ch = '0';

char buff[1024];

server_address.sin_family = AF_INET;

server_address.sin_addr.s_addr =
inet_addr("192.168.131.129");

server_sockfd =
socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

server_address.sin_port = htons(9734);

server_len = sizeof(server_address);

client_len = sizeof(client_address);

result = bind(server_sockfd,(struct
sockaddr*)&server_address,server_len);

if(result!=0)

{

printf("bind failed\n");

exit(1);                             //在stdlib.h

}

epfd1 = epoll_create(10000);

ev1.data.fd = server_sockfd;

ev1.events = EPOLLIN;

/*

printf("%08x\n",EPOLLIN);

printf("%08x\n",EPOLLOUT);

printf("%08x\n",EPOLLPRI);

printf("%08x\n",EPOLLERR);

printf("%08x\n",EPOLLHUP);

printf("%08x\n",EPOLLET);

printf("%08x\n",EPOLLONESHOT);

*/

epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_ADD,server_sockfd,&ev1);

result = listen(server_sockfd,5);

if(result!=0)

{

printf("listen failed\n");

exit(1);

}

memset(buff,0,1024);

strncpy(buff,"this is
server",14);

for(;;)

{

epollreturn  = epoll_wait(epfd1,ev,20,4000);

printf("epollreturn is
%d\n",epollreturn);

if(epollreturn>0)

{

for(i=0;i<epollreturn;i++)

{

if(ev[i].data.fd==server_sockfd)//如果新监测到一个SOCKET用户连接到了绑定的SOCKET端口，建立新的连接。

{

client_sockfd =
accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_address,
&client_len);//没有计算client_len的值，会导致accept返回-1

printf("accept
one client,socket:%d\n",client_sockfd);

ev1.data.fd=client_sockfd;

ev1.events=EPOLLIN;

epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_ADD,client_sockfd,&ev1);

//ev1.data.fd=client_sockfd;

//ev1.events=EPOLLOUT;

//epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_ADD,client_sockfd,&ev1);
//注册

}

else
if(ev[i].events&EPOLLIN)//如果是已经连接的用户，收到数据，那么进行读入。

{

sockfd =
ev[i].data.fd;

if (sockfd < 0)

{

printf("EPOLLIN,sockfd
< 0\n");

continue;

}

res =
recv(sockfd,&ch,1,0);

if (res < 0)

{

if
(errno == ECONNRESET)

{

close(sockfd);

ev[i].data.fd
= -1;

printf("EPOLLIN,res<0,errno
== ECONNRESET\n");

}

else

printf("EPOLLIN,recv
error,res <0\n");

}

else if (res == 0)

{

close(sockfd);                    //个测试发现关闭socket，epoll队列中就不再监视这个socket了,似乎不需要删除监视

ev[i].data.fd
= -1;

printf("EPOLLIN,res
== 0\n");

ev1.data.fd=sockfd;

ev1.events=EPOLLIN;

epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_DEL,sockfd,&ev1);

}

else

{

printf("EPOLLIN,receive
one char %c,socket is %d\n",ch,sockfd);

}

ev1.data.fd=sockfd;

ev1.events=EPOLLOUT;

epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev1);

/**/

}

else
if(ev[i].events&EPOLLOUT) // 监测数据发送的原理是，对端调用recv，通知到服务器端，通知epoll，这个socket有数据要发。

{

sockfd =
ev[i].data.fd;

res =
send(sockfd,buff,102,0);

if(res==-1)

{

printf("send
error,res is %d\n",res);

close(sockfd);

ev1.data.fd=sockfd;

ev1.events=EPOLLOUT;

epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_DEL,sockfd,&ev1);

}

ev1.data.fd=sockfd;
//设置用于读操作的文件描述符

ev1.events=EPOLLIN;
//设置用于注测的读操作事件

epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev1);  //修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN

}

}

}

}

return 0;

}

client2.c

#include
<sys/types.h>

#include
<sys/socket.h>

#include
<stdio.h>

#include
<netinet/in.h>

#include
<arpa/inet.h>

#include
<unistd.h>

#include
<stdlib.h>

#include
<string.h>                     //包含memset strncpy

int main(int
argc,char* argv[])                        
//

{                                                      
//

int sockfd;                                         //

int len,i,res;

struct sockaddr_in address;

int result;

char ch = 'A';

char buff[1024];

sockfd =
socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);             
//奇怪，一个client运行多个版本，每次获取的居然是同一个socket。改个名字也不行

printf("socket is %d\n",sockfd);

address.sin_family = AF_INET;

address.sin_addr.s_addr =
inet_addr("192.168.131.129");

address.sin_port = htons(9734);

len = sizeof(address);

result = connect(sockfd,(struct
sockaddr*)&address,len);

if(result == -1)

{

perror("oops:client1");

exit(-1);

}

memset(buff,0,1024);

i = 0;

//for(i=0;i<10;i++)

for(;;)

{

res = send(sockfd,&ch,1,0);

if(res==-1)

{

printf("send error,res is
%d,exiting program\n",res);

close(sockfd);

return(-1);

}

/**/

i++;

memset(buff,0,102);

res = recv(sockfd,buff,102,0);

//if((res==-1)||(res==0))

if(res==-1)

{

printf("recv error,res is
%d,exiting program\n",res);

close(sockfd);

return(-1);

}

printf("socket:%d,buff is %s,i is
%d\n",sockfd,buff,i);

/**/

}

//scanf("%s",buff);

printf("exiting program\n");

close(sockfd);

return 0;

}