概要介紹

        epoll是Linux下多路複用IO藉口select/poll的增強版本，它能顯著提高程式在大量並行連線但是隻有少數活躍的情況下的系統CPU利用率，因為他會複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，只要遍歷哪些被核心IO事件非同步喚醒而加入Ready佇列的描述符集合就行了

往期文章
高並行伺服器–Select模型詳解

Linux系統程式設計–Socket函數詳解+訊息互發

文章目錄

• Epoll模型的三個函數
• • 函數原型+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簡單實現列印 程式碼+解釋

Epoll模型的三個函數

函數原型+功能說明

#include <sys/epoll.h>

int epoll_create(int size);
作用：建立一個epoll控制程式碼，告訴他需要監聽的數目（也可以理解成申請一片空間，用於存放監聽的通訊端）

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：註冊，修改、刪除（也就是增添 刪除 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：通知核心監聽size個fd，只是個建議值並與硬體有關係。（從 Linux 核心 2.6.8 版本起，size 這個引數就被忽略了，只要求 size 大於 0 即可）
返回值：返回epoll控制程式碼（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()的返回值

引數二：int op： 表示動作，用三個宏來表示
EPOLL_CTL_ADD(註冊新的fd到epfd)
EPOLL_CTL_MOD(修改已經註冊的fd監聽事件)
EPOLL_CTL_DEL(從epfd刪除一個fd)

引數三：int fd 操作物件（socket）

引數四：struct epoll_evevt* evevt; 告訴核心需要監聽的事件

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;

返回值：成功返回0,不成功返回-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()函數返回值

引數二：struct epoll_events* events用於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，告訴核心events有多大，該值必須大於0

引數四:int timeout表示 -1相當於阻塞，0相當於非阻塞，超時時間(單位：毫秒)

返回值：成功返回產生動靜事件的個數

補充說明： 產生動靜是指
①有新的使用者端需要連線 或者
②已連線的使用者端傳送了資訊

Epoll和Select區別對比

1. epoll不存在集合的覆蓋 epoll_create會返回一個fd，指向空間包含全部的事件（結構體）

2. epoll把要監聽的每一個fd都包裝成一個事件，並把這個事件記入epollfd 讓epollfd來監聽

3. 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

4. select需要備份，需要重新建立陣列放fd迴圈比對，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）

5. 兩者的區別是的select適合使用者客服端不多的情況，而epoll沒有使用者端的上限

Epoll模型封裝成類

標頭檔案

const int  MAXEPOLLSIZE = 10;

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

       //Returns the number of triggered events
       int Wait();//等待事件觸發
	   bool Del(int fd);
       //bool Delete(const int eventIndex);//刪除事件
       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裡面使用者端有多少
        
        struct epoll_event event;//事件
        struct epoll_event events[MAXEPOLLSIZE];
        struct rlimit  rt;

};

原始檔

#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);
    //建立epoll控制程式碼，上限為MAXEPOLLSIZE
}

bool Epoll::Add(int fd,int eventsOption)//把監聽到的fd放到epoll控制程式碼裡面
{
     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;//初始化事件響應數量
    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簡單實現列印 程式碼+解釋

伺服器

#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  //最多連線數



int main(int argc,char *argv[])
{	
	int maxi,sockfd,connfd;//sockfd 用來監聽 connfd用來連線的· 監聽通訊端要自己建立  連線通訊端等待返回就行不需要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)) ;//設定為可重複使用的埠
    bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serveraddr, sizeof(serveraddr));
    listen(sockfd, OPEN_MAX);//伺服器通訊端
	efd=epoll_create(OPEN_MAX);
	/*包裝伺服器fd為事件*/
	event.events=EPOLLIN|EPOLLET;
	event.data.fd=sockfd;
    epoll_ctl(efd,EPOLL_CTL_ADD,sockfd,&event);//把伺服器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);//返回值為動靜數量
		for(int i=0;i<nready;i++)
		{        	
			if(!(events[i].events & EPOLLIN))//判斷為可讀事件 不是立刻返回迴圈 與select不同
				continue;
			if (events[i].data.fd==sockfd)//表示有新的連線
			{
				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 使用者端發來資料 2 使用者端斷開連結）
			{				
     			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);//刪除果子 select是從集合 和 陣列 刪除
					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; //指定要連線伺服器的結構體 ip 埠
	int len;	
	char wbuf[1024];	
	//1.socket  通訊用通訊端，建立一個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)) ;//設定為可重複使用的埠
	inet_pton(AF_INET,ipstr,&sfdaddr.sin_addr.s_addr); //轉換ip 儲存到結構體內 
	
	//2.connect  主動連線伺服器
	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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