概要介紹

epoll是Linux下多路復用IO借口select/poll的增強版本，它能顯著提高程式在大量并發連接但是只有少數活躍的情況下的系統CPU利用率，因為他會復用檔案描述符幾何來傳遞結果，另一點原因是獲取事件的時候，它無需遍歷整個被監聽的描述符集，只要遍歷哪些被內核IO事件異步喚醒而加入Ready佇列的描述符集合就行了

往期文章
高并發服務器–Select模型詳解

Linux系統編程–Socket函式詳解+訊息互發

文章目錄

Epoll模型的三個函式
函式原型+功能說明
(1)epoll_create()引數使用
(2)epoll_ctl()引數使用
(3)epoll_wait()引數使用

Epoll和Select區別對比
Epoll模型封裝成類
Epoll簡單實作列印代碼+解釋

Epoll模型的三個函式

函式原型+功能說明

#include <sys/epoll.h>

int epoll_create(int size);
作用：創建一個epoll句柄，告訴他需要監聽的數目（也可以理解成申請一片空間，用于存放監聽的套接字）

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；
作用：控制某個epoll監控的檔案描述符上的事件：注冊，修改、洗掉（也就是增添 洗掉 修改一個事件）

int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,int maxevents,int timeout)
作用：監聽紅黑樹上的事件，將產生動靜的事件放在event這個陣列內，

(1)epoll_create()引數使用

int epoll_create(int size);
引數一：通知內核監聽size個fd，只是個建議值并與硬體有關系，（從 Linux 內核 2.6.8 版本起，size 這個引數就被忽略了，只要求 size 大于 0 即可）
回傳值：回傳epoll句柄（fd）

(2)epoll_ctl()引數使用

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；
引數一：int epfd:epoll_create()的回傳值

引數二：int op： 表示動作，用三個宏來表示
EPOLL_CTL_ADD(注冊新的fd到epfd)
EPOLL_CTL_MOD(修改已經注冊的fd監聽事件)
EPOLL_CTL_DEL(從epfd洗掉一個fd)

引數三：int fd 操作物件（socket）

引數四：struct epoll_evevt* evevt; 告訴內核需要監聽的事件

結構體如下：
struct epoll_event {
__uint32_t events; 宏定義讀和寫EPOLLIN讀EPOLLOUT寫
epoll_data_t data; 聯合體
};
聯合體如下：

typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;

回傳值：成功回傳0,不成功回傳-1

特別注意引數四的使用

(3)epoll_wait()引數使用

int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,int maxevents,int timeout)
引數一：int epfd:epoll_create()函式回傳值

引數二：struct epoll_events* events用于回傳代處理事件的陣列（也就是存放產生動靜的事件）

引數三:int maxevents 同時最多產生多少事件，告訴內核events有多大，該值必須大于0

引數四:int timeout表示 -1相當于阻塞，0相當于非阻塞，超時時間(單位：毫秒)

回傳值：成功回傳產生動靜事件的個數

補充說明：產生動靜是指
①有新的客戶端需要連接或者
②已連接的客戶端發送了資訊

Epoll和Select區別對比

epoll不存在集合的覆寫 epoll_create會回傳一個fd，指向空間包含全部的事件（結構體）
epoll把要監聽的每一個fd都包裝成一個事件，并把這個事件記入epollfd 讓epollfd來監聽
select產生動靜是吧fd放入集合但是epoll通過epoll_wait 把產生動靜的fd所包裝好的事件放入結構體陣列
select需要備份，需要重新創建陣列放fd回圈比對，epoll直接通過包裝好的事件（結構體）就能獲得fd，效率也更快（差別主要體現在這）
兩者的區別是的select適合用戶客服端不多的情況，而epoll沒有客戶端的上限

Epoll模型封裝成類

頭檔案

const int  MAXEPOLLSIZE = 10;

class Epoll
{
   public:
       Epoll();
       bool Add(int fd,int eventsOption);//添加事件

       //Returns the number of triggered events
       int Wait();//等待事件觸發
	   bool Del(int fd);
       //bool Delete(const int eventIndex);//洗掉事件
       int  GetEventOccurfd(const int eventIndex) const;//得到事件陣列某個值的fd
       int  GetEvents(const int eventIndex) const;//得到事件陣列的宏//可讀可寫，觸發方式

   private:
        int epollfd;//epoll專用檔案描述符
        int fdNumber;//epollfd里面客戶端有多少
        
        struct epoll_event event;//事件
        struct epoll_event events[MAXEPOLLSIZE];
        struct rlimit  rt;

};

源檔案

#include "Epoll.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>

Epoll::Epoll():fdNumber(0)
{
    rt.rlim_max= rt.rlim_cur = MAXEPOLLSIZE; 
    if(::setrlimit(RLIMIT_NOFILE,&rt) == -1){
        std::cout << "setlimit failed\n";
        exit(1);
    }

    epollfd = epoll_create(MAXEPOLLSIZE);
    //創建epoll句柄，上限為MAXEPOLLSIZE
}

bool Epoll::Add(int fd,int eventsOption)//把監聽到的fd放到epoll句柄里面
{
     event.data.fd = fd;
     event.events = eventsOption; //EPOLLIN | EPOLLET
     if(epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&event) < 0){
         return false;
     }

     fdNumber++;//檔案描述符的數量+1
     return true;
}


bool Epoll::Del(int fd)
{
	event.data.fd = fd;
	event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
	int ret = epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL,fd, &event);
	if (ret<0)
	{
		return false;
     }
	close(event.data.fd);
	printf("client is close ,fd = %d\n", event.data.fd);
	return true;
}
int Epoll::Wait()
{
    int eventNumber;//初始化事件回應數量
    eventNumber = epoll_wait(epollfd,events,fdNumber,-1);
    if(eventNumber < 0){
        std::cout << "epoll_wait  failed \n";
        exit(1);
    }
    return eventNumber;
}


int Epoll::GetEventOccurfd(const int eventIndex) const
{
    return events[eventIndex].data.fd;
}

int Epoll::GetEvents(const int eventIndex) const
{
    return events[eventIndex].events;
}

Epoll簡單實作列印代碼+解釋

服務器

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000 //埠號
#define OPEN_MAX 1024  //最多連接數



int main(int argc,char *argv[])
{	
	int maxi,sockfd,connfd;//sockfd 用來監聽 connfd用來連接的· 監聽套接字要自己創建  連接套接字等待回傳就行不需要socket
	int nready,efd; //efd是 epoll模型識別符號 nready 產生的動靜數
	struct sockaddr_in clientaddr, serveraddr;
	struct epoll_event event, events[OPEN_MAX]; //一個果籃 一個結構體
	
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
	bzero(&clientaddr, sizeof(clientaddr));
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
    serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serveraddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
	int on =1;
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) ;//設定為可重復使用的埠
    bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serveraddr, sizeof(serveraddr));
    listen(sockfd, OPEN_MAX);//服務器套接字
	efd=epoll_create(OPEN_MAX);
	/*包裝服務器fd為事件*/
	event.events=EPOLLIN|EPOLLET;
	event.data.fd=sockfd;
    epoll_ctl(efd,EPOLL_CTL_ADD,sockfd,&event);//把服務器fd包裝成事件放在紅黑樹上	
    while(1)
	{
		//引數一 epollfd 引數二 產生動靜的結構體陣列 引數三 同時最多產生多少動靜 引數四 超市時間
		nready=epoll_wait(efd,events,OPEN_MAX,-1);//回傳值為動靜數量
		for(int i=0;i<nready;i++)
		{        	
			if(!(events[i].events & EPOLLIN))//判斷為可讀事件 不是立刻回傳回圈 與select不同
				continue;
			if (events[i].data.fd==sockfd)//表示有新的連接
			{
				int len=sizeof(clientaddr);
				char ipstr[128];//列印用到
				connfd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,&len);
				printf("client ip%s ,port %d\n",inet_ntop(AF_INET,&clientaddr.sin_addr.s_addr,ipstr,sizeof(ipstr)),
					ntohs(clientaddr.sin_port));
				event.events = EPOLLIN|EPOLLET; 
				event.data.fd = connfd;  
				epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event);			
			}
			else//表示舊的資料產生可讀事件（1 客戶端發來資料 2 客戶端斷開鏈接）
			{				
     			connfd=events[i].data.fd;
				char buf [1024];
				memset(buf,0,1024);
				int nread;			nread=read(connfd,buf,sizeof(buf));
				
				if(nread==0)
				{
					printf("client is close..\n"); //列印
					epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, NULL);//洗掉果子 select是從集合 和 陣列 洗掉
					close(connfd);//關閉客服端 select一樣
                }
				else
				{
					printf("%s",buf);
				}			
			}		
		}	
	}	
}

客服端

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc,char* argv[])
{
	int sfd;
	struct sockaddr_in sfdaddr; //指定要連接服務器的結構體 ip 埠
	int len;	
	char wbuf[1024];	
	//1.socket  通信用套接字，創建一個socket
	sfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);         	
	char ipstr[] = "127.0.0.1";           //要連上的ip地址
	//初始化地址
	bzero(&sfdaddr,sizeof(sfdaddr));	
	sfdaddr.sin_family = AF_INET;
	sfdaddr.sin_port = htons(8000);	
	int on =1;
	setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) ;//設定為可重復使用的埠
	inet_pton(AF_INET,ipstr,&sfdaddr.sin_addr.s_addr); //轉換ip 保存到結構體內 
	
	//2.connect  主動連接服務器
	connect(sfd,(struct sockaddr *)&sfdaddr,sizeof(sfdaddr));
	memset(wbuf,0,1024);
	printf("please input\n"); 
	while(1)
	{			   		  
		fgets(wbuf, 100, stdin);//stdin 意思是鍵盤輸入
		write(sfd,wbuf,sizeof(wbuf));	
		memset(wbuf,0,1024);					 
	}	
	close(sfd);
	return 0;
}

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函式原型+功能說明

(1)epoll_create()引數使用

(2)epoll_ctl()引數使用

(3)epoll_wait()引數使用

Epoll和Select區別對比

Epoll模型封裝成類

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