Linux网络编程之IO复用——Epoll
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epoll系统调用
内核事件表
跟select和poll不同，epoll使用一组函数来完成任务，而不是单个函数。epoll把用户关心的文件描述符上的事件放在内核里的一个事件表，
但是，epoll需要使用一个额外的文件描述符来唯一标识内核中的这个事件表。
文件描述符由以下函数创建：
#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size); //成功返回指向事件表的文件描述符
下面的函数用来操作epoll的内核事件表：
#include <sys/epoll.h>
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event);
struct epoll_event
{
__uint32_t events; //epoll事件
epoll_data_t data; //用户数据
};
typedef union epoll_data
{
void* ptr;
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
}epoll_data_t;
fd参数是要操作得到文件描述符op参数指定操作类型
event参数指定事件,是epoll_event结构指针类型:
events成员描述事件类型，与poll基本相同，但是宏前要加‘E’。
data成员用于存储用户数据，一般只使用fd。
epoll_wait函数
epoll_wait函数在一段超时时间内等待一组文件描述符上的事件。
#include <sys/epoll.h>
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents, int timeout);
//成功返回就绪的文件描述符个数，失败返回-1
maxevents参数指定最多监听多少个事件且必须大于0
epoll_wait函数如果检测到事件，就将所有就绪的事件从内核事件表中复制到它的第二个参数events指向 的数组中。这个数组只用于输出epoll_wait检测到的就绪事件。
LT和ET模式
epoll对文件描述符的操作有两种：LT和ET。
LT相当于高效的poll，ET才是epoll的高效工作模式。
- 对于采用LT工作模式的文件描述符，当
epoll_wait检测到其上有事件发生并将此事件通知应用程序后，应用程序可以不立即处理该事件。这样，当应用程序下一次调用epoll_wait时，epoll_wait还会再次向应用程序通告此事件，直到该事件被处理。- 而对于采用ET工作模式的文件描述符，当
epoll_wait检测到其上有事件发生并将此事件通知应
用程序后，应用程序必须立即处理该事件，因为后续的epoll_ wait 调用将不再向应用程序通知这一事件。
epoll编程实例
epoll编程流程
/* * 1.创建socket-->bind-->listen * 2.创建一个结构体数组来存储发生事件的fd并作为参数传入epoll_wait * 3.对发生事件的数组进行检测 * 4.循环： * ① 如果是新连接，放入内核时间表 * ③ 如果断开就从内核事件表删除 * ④ 都不是就收发数据 */
头文件tcp_socket.h
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<unistd.h>
#define BUFF_SIZE 128
using namespace std;
class Socket
{
public:
Socket()
{
sockfd_ = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
assert(sockfd_ >= 0);
}
int Get_socket()
{
return sockfd_;
}
~Socket()
{
close(sockfd_);
}
protected:
int sockfd_;
};
class Socket_Ser :public Socket
{
public:
Socket_Ser(const char* ip, int port = 6000, int backlog = 5)
{
struct sockaddr_in address;
memset(&address, 0, sizeof(address));
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_port = htons(port);
address.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
int ret = bind(sockfd_, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
assert(ret != -1);
ret = listen(sockfd_, backlog);
assert(ret != -1);
}
int Accept()
{
struct sockaddr_in client;
socklen_t len = sizeof(client);
int connfd = accept(sockfd_, (struct sockaddr*)&client, &len);
return connfd;
}
int Recv(int fd, char* buffer, int size)
{
int ret = recv(fd, buffer, size - 1, 0);
if (ret == -1 || (strncmp(buffer, "end", 3) == 0))
{
return -1;
}
}
void Send(int fd, const char* buffer, int size)
{
send(fd, buffer, size, 0);
}
void Close_client(int fd)
{
close(fd);
}
};
class Socket_Cli :public Socket
{
public:
Socket_Cli(const char* ip, int port = 6000)
{
struct sockaddr_in address;
memset(&address, 0, sizeof(address));
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_port = htons(port);
address.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
int ret = connect(sockfd_, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
assert(ret != -1);
}
int Send(char* buffer, int size)
{
send(sockfd_, buffer, size, 0);
}
};
头文件tcp_epoll.h
#include"tcp_socket.h"
#include<sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>
#define MAXEVENTS 100
class Epoll
{
public:
Epoll(const char* ip, int epoll_size = 5, int port = 6000, int backlog = 5) :ser(ip, port, backlog)
{
epollfd = epoll_create(epoll_size);
assert(epollfd != -1);
Insert(ser.Get_socket(), EPOLLIN);
}
int Epoll_Deal(int flag)
{
struct epoll_event events[MAXEVENTS];
int n = epoll_wait(epollfd, events, MAXEVENTS, -1); //将发生的事件存储在events中
if (n <= 0)
{
cout << "epoll errno!" << endl;
return -1;
}
Deal_connect(n, events,flag);
return n;
}
private:
void Deal_connect(int n,struct epoll_event* events,int flag)
{
for (int i = 0; i < n; i++)
{
int fd = events[i].data.fd;
if (fd == ser.Get_socket()) //服务器端新连接
{
Accept(flag);
}
else //客户端
{
if (events[i].events & EPOLLRDHUP) //断开连接
{
Delete(events[i].data.fd);
}
else //收发数据
{
char buffer[128] = {
0 };
ser.Recv(events[i].data.fd, buffer, 128);
cout << "recv form " << events[i].data.fd << ":" << buffer << endl;
}
}
}
}
void Accept(int flag)
{
int connfd = ser.Accept();
Insert(connfd, EPOLLIN | EPOLLRDHUP);
if (flag == O_NONBLOCK)
{
SetUnblock(connfd);
}
}
void Delete(int fd)
{
ser.Close_client(fd);
epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, fd,NULL);
}
void Insert(int fd, int events)
{
struct epoll_event event_;
event_.events = events;
event_.data.fd = fd;
int res = epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event_);
}
void SetUnblock(int fd)
{
int oldoption = fcntl(fd, F_GETFL);
int newoption = oldoption | O_NONBLOCK;
fcntl(fd, F_SETFL, newoption);
}
private:
int epollfd;
Socket_Ser ser;
};
主文件 tcp_epoll.cpp
#include "tcp_epoll.h"
int main(int argc,char* argv[])
{
if (argc <= 1)
{
cout << "errno! please input again" << endl;
}
Epoll mypoll(argv[1]);
while (1)
{
mypoll.Epoll_Deal();
}
}
参考文献
[1]游双．Linux高性能服务器编程．机械工业出版社，2043.5．
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