Linux企业级项目实践之网络爬虫（19）——epoll接口

由于要实现爬虫程序的快速抓取，显然如果采用阻塞型的I/O方式，那么系统可能很长时间都处在等待内核响应的状态中，这样爬虫程序将大大地降低效率。然而，如果采用非阻塞I/O，那么就要一直调用应用进程，反复对内核进行轮询。为了实现发送出系统调用请求，而不必一直返回进行查询，最合适的方案应该是采用poll函数，对系统调用实行轮询，即I/O复用模式。

epoll是Linux内核为处理大批量文件描述符而作了改进的poll，是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本，它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。

epoll的相关系统调用
epoll只有epoll_create,epoll_ctl,epoll_wait 3个系统调用。
 
1. int epoll_create(int size);
创建一个epoll的句柄。自从linux2.6.8之后，size参数是被忽略的。需要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。
 
2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
epoll的事件注册函数，它不同于select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。
第一个参数是epoll_create()的返回值。
第二个参数表示动作，用三个宏来表示：
EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；
EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；
 
第三个参数是需要监听的fd。
第四个参数是告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event结构如下：

//保存触发事件的某个文件描述符相关的数据（与具体使用方式有关）  

typedef union epoll_data {
    void *ptr;
    int fd;
    __uint32_t u32;
    __uint64_t u64;
} epoll_data_t;
 //感兴趣的事件和被触发的事件
struct epoll_event {
    __uint32_t events; /* Epoll events */
    epoll_data_t data; /* User data variable */
};  

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

3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
收集在epoll监控的事件中已经发送的事件。参数events是分配好的epoll_event结构体数组，epoll将会把发生的事件赋值到events数组中（events不可以是空指针，内核只负责把数据复制到这个events数组中，不会去帮助我们在用户态中分配内存）。maxevents告之内核这个events有多大，这个 maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。如果函数调用成功，返回对应I/O上已准备好的文件描述符数目，如返回0表示已超时。

int attach_epoll_task()
{
    struct epoll_event ev;
    int sock_rv;
    int sockfd;
    Url * ourl = pop_ourlqueue();
    if (ourl == NULL) {
        SPIDER_LOG(SPIDER_LEVEL_WARN, "Pop ourlqueue fail!");
        return -1;
    }

    /* connect socket and get sockfd */
    if ((sock_rv = build_connect(&sockfd, ourl->ip, ourl->port)) < 0) {
        SPIDER_LOG(SPIDER_LEVEL_WARN, "Build socket connect fail: %s", ourl->ip);
        return -1;
    }

    set_nonblocking(sockfd);

    if ((sock_rv = send_request(sockfd, ourl)) < 0) {
        SPIDER_LOG(SPIDER_LEVEL_WARN, "Send socket request fail: %s", ourl->ip);
        return -1;
    } 

    evso_arg * arg = (evso_arg *)calloc(1, sizeof(evso_arg));
    arg->fd = sockfd;
    arg->url = ourl;
    ev.data.ptr = arg;
    ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
    if (epoll_ctl(g_epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev) == 0) {/* add event */
        SPIDER_LOG(SPIDER_LEVEL_DEBUG, "Attach an epoll event success!");
    } else {
        SPIDER_LOG(SPIDER_LEVEL_WARN, "Attach an epoll event fail!");
        return -1;
    }

    g_cur_thread_num++;
    return 0;
}