Linux操作系统.zip

## epoll原理 epoll是在2.6内核中提出的，是之前的select和poll的增强版本。相对于select和poll来说，epoll更加灵活，没有描述符限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。 ## epoll函数 epoll操作过程需要三个接口，分别如下： ```c #include <sys/epoll.h> int epoll_create(int size); int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); ``` **（1） int epoll_create(int size);** 　　创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。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，它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件epoll的事件注册函数，它不同与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： ```c EPOLL_CTL_ADD：//注册新的fd到epfd中； EPOLL_CTL_MOD：//已经注册的fd的监听事件； EPOLL_CTL_DEL：//pfd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： ```c 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： ```c 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);** 　　等待事件的产生，类似于select()调用。参数events用来从内核得到事件的集合，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）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。 ## epoll模式 ​ epoll对文件描述符的操作有两种模式：LT（level trigger）和ET（edge trigger）。LT模式是默认模式，LT模式与ET模式的区别如下： 　　LT模式：**当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序可以不立即处理该事件。下次调用epoll_wait时，会再次响应应用程序并通知此事件。** 　　ET模式：**当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序必须立即处理该事件。如果不处理，下次调用epoll_wait时，不会再次响应应用程序并通知此事件。** 　　**ET模式在很大程度上减少了epoll事件被重复触发的次数，因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的时候，必须使用非阻塞套接口，以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。** ## epoll测试 编写一个服务器回射程序echo，练习epoll过程。 ```c /************************************************************************* > File Name: epoll_server.c > Author: zhengdongqi > Mail: [email protected] > Created Time: Mon 08 Apr 2019 19:10:21 CST ************************************************************************/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <errno.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> #include <sys/epoll.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #ifdef _DEBUG #define DBG(fmt, args...) printf(fmt, ##args) #else #define DBG(fmt, args...) #endif #define IPADDR "192.168.1.44" #define PORT 8731 #define MAXSIZE 1024 #define LISTENQ 5 #define FDSIZE 1000 #define EPOLLEVENTS 100 /*函数声明*/ /*创建套接字并进行绑定*/ int socket_bind(int port); /*IO多路复用epoll*/ void do_epoll(int listenfd); /*事件处理函数*/ void handle_events(int epollfd, struct epoll_event *events, int num, int listenfd, char *buf); /*处理接收到的连接*/ void handle_accpet(int epollfd, int listenfd); /*读处理*/ void do_read(int epollfd, int fd, char *buf); /*写处理*/ void do_write(int epollfd, int fd, char *buf); /*添加事件*/ void add_event(int epollfd, int fd, int state); /*修改事件*/ void modify_event(int epollfd, int fd, int state); /*删除事件*/ void delete_event(int epollfd, int fd, int state); int main() { int listenfd; listenfd = socket_bind(PORT); listen(listenfd, LISTENQ); do_epoll(listenfd); return 0; } /*创建套接字并进行绑定*/ int socket_bind(int port) { int listenfd; struct sockaddr_in socket_addr; listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (listenfd == -1) { DBG("socket_bind->\033[31m套接字创建失败: %s\033[0m\n", strerror(errno)); return -1; } memset(&socket_addr, 0, sizeof(socket_addr)); socket_addr.sin_family = AF_INET; socket_addr.sin_port = htons(port); socket_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //端口重用 int reuse = 1; if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) == -1) { DBG("socket_bind->\033[31m设置端口重用失败: %s\033[0m\n", strerror(errno)); close(listenfd); return -1; } if (bind(listenfd, (struct sockaddr*)&socket_addr, sizeof(socket_addr)) == -1) { DBG("socket_bind->\033[31m绑定失败: %s\033[0m\n", strerror(errno)); return -1; } return listenfd; } /*IO多路复用epoll*/ void do_epoll(int listenfd) { int epollfd; struct epoll_event events[EPOLLEVENTS]; int ret; char buf[MAXSIZE]; memset(buf, 0, MAXSIZE); //创建一个描述符 epollfd = epoll_create(FDSIZE); //添加监听描述符事件 add_event(epollfd, listenfd, EPOLLIN); for ( ; ; ) { //获取已经准备好的描述符事件 ret = epoll_wait(epollfd, events, EPOLLEVENTS, -1); handle_events(epollfd, events, ret, listenfd, buf); } close(epollfd); } /*事件处理函数*/ void handle_events(int epollfd, struct epoll_event *events, int num, int listenfd, char *buf) { int i; int fd; //进行选好遍历 for (i = 0; i < num; i++) { fd = events[i].data.fd; //根据描述符的类型和事件类型进行处理 if ((fd == listenfd) && (events[i].events & EPOLLIN)) handle_accpet(epollfd, listenfd); else if (events[i].events & EPOLLIN) do_read(epollfd, fd, buf); else if (events[i].events & EPOLLOUT) do_write(epollfd, fd, buf); } } /*处理接收到的连接*/ void handle_accpet(int epollfd, int listenfd) { struct sockaddr_in socket_addr; int len = sizeof(struct sockad