(转载)Linux下EPoll通信模型简析
2013-04-24 15:38
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Linux下EPoll通信模型简析
关键字:Linux
简介:
EPoll基于I/O的事件通知机制,由系统通知用户那些SOCKET触发了那些相关I/O事件,事件中包含对应的文件描述符以及事件类型,这样应用程序可以针对事件以及事件的source做相应的处理(Acception,Read,Write,Error)。相比原先的SELECT模型(用户主动依次检查SOCKET),变成被动等待系统告知处于活跃状态的SOCKET,性能提升不少(不需要依次遍历所有的SOCKET,而只是对活跃SOCKET进行事件处理)。
基本步骤:
擅长对大量并发用户的请求进行及时处理,完成服务器与客户端的数据交互。一个简单实现步骤如下:
(1) 创建侦听socket:ListenSock,将该描述符设定为非阻塞模式,调用Listen()函数在该套接字上侦听连接请求。
(2) 使用epoll_create()函数创建文件描述,设定可管理的最大socket描述符数目。
(3) 将ListenSock注册进EPoll中进行监测
(4) EPoll监视启动,epoll_wait()等待epoll事件发生。
(5)如果epoll事件表明有新的连接请求,则调用accept()函数,并将新建立连接添加到EPoll中。若为读写或者报错等,调用对应的Handle进行处理。
(6) 继续监视,直至停止。
通信主体框架:
注:上诉过程只是一个简单的线性实例,在实际的应用过程中,为了提高监视效率,常常将EPOLL监听到的事件交给其他专门的任务线程进行处理,以提高EPoll监视的效率。
主要涉及API
1.EPoll创建
int epoll_create(int size)
该函数生成一个epoll专用文件描述符,其中的参数是指定生成描述符的最大范围。在linux-2.4.32内核中根据size大小初始化哈希表的大小,在linux2.6.10内核中该参数无用,使用红黑树管理所有的文件描述符,而不是hash.
2、epoll_ctl函数
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
该函数用于控制某个文件描述符上的事件,可以注册事件,修改事件,删除事件。
参数:epfd:由 epoll_create 生成的epoll专用文件描述符;
op:操作类型,有如下取值:
EPOLL_CTL_ADD 注册、
EPOLL_CTL_MOD 修改、
EPOLL_CTL_DEL 删除
fd:要控制的文件描述符;
event:指向epoll_event的指针; 如果调用成功返回0,不成功返回-1
epoll_event 结构体的events字段是表示感兴趣的事件,取值为:
EPOLLIN:表示对应的文件描述符可以读;
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;
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:表示对应的文件描述符有事件发生;
3、事件等待函数
int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,int maxevents,int timeout)
该函数用于轮询I/O事件的发生;
参数: epfd:由epoll_create 生成的epoll专用的文件描述符;
epoll_event:用于回传等待处理的事件数组;
maxevents:每次能处理的事件数;
timeout:等待I/O事件发生的超时值(ms);-1永不超时,直到有事件产生才触发,0立即返回
主要数据结构:
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
一般我们在编程时,利用event变量存储事件对应的文件描述符以及事件类型。
实例代码
服务器段代码
int EPollServer() { int srvPort = 6888; initSrvSocket(srvPort); /* 创建 epoll 句柄,把监听socket加入到epoll集合里 */ epollfd = epoll_create(MAX_EVENTS); struct epoll_event event; event.events = EPOLLIN | EPOLLET; event.data.fd = srvfd; if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, srvfd, &event) < 0) { printf("epoll Add Failed: fd=%d\n", srvfd); return -1; } printf("epollEngine startup:port %d", srvPort); while(1) { /*等待事件发生*/ int nfds = epoll_wait(epollfd, eventList, MAX_EVENTS, -1); if ( nfds == -1 ) { printf("epoll_wait"); continue; } /* 处理所有事件 */ int n = 0; for (; n < nfds; n++) handleEvent(eventList + n); } close(epollfd); close(srvfd); } // 在事件处理handleEvent中(分为连接事件处理以及数据接收发送事件) void handleEvent(struct epoll_event* pEvent) { if (pEvent->data.fd == srvfd) { AcceptConn(srvfd); } else { RecvData(pEvent->data.fd); SendData(pEvent->data.fd); epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, pEvent->data.fd, pEvent); } } //从标准输入读取数据,发送给服务器端,服务器端在原样返回,客户端再接收并予以显示 void handle(int sockfd) { char sendline[MAXLINE]; char recvline[MAXLINE]; int n; for (;;) { if (fgets(sendline, MAXLINE, stdin) == NULL) break; if (read(STDIN_FILENO, sendline, MAXLINE) == 0) break; n = write(sockfd, sendline, strlen(sendline)); n = read(sockfd, recvline, MAXLINE); if (n == 0) { printf("echoclient: server terminated prematurely\n"); break; } write(STDOUT_FILENO, recvline, n); //如果用标准库的缓存流输出有时会出现问题 //fputs(recvline, stdout); } }
运行结果(Linux下截图麻烦,直接复制控制台结果)
客户端:
administrator@ubuntu:~$ ./echoclient
welcome to echoclient
123456
123456
服务器端:
administrator@ubuntu:~/source/EPollProject$ ./EPoll
epollEngine startup port 6888
handleEvent function, HANDLE: 3, EVENT is 1
Accept Connection: 5
handleEvent function, HANDLE: 5, EVENT is 1
RecvData function
SOCKET HANDLE: 5: CONTENT: 123456
content is 123456
SendData function
SendData: 123456
注:
1.此处只是学习了EPoll基本模型,在实际应用中,为了提高EPoll模型的监视效率,一般在监视线程中只做监视,不过事件处理工作,
而是将事件交付其他线程处理。
2. 为了提高事件处理的效率,所以我们尽量避免在有事件时开辟线程处理,处理完关闭,一般在系统启动时会创建线程池,将事件交与线程池中的空闲线程进行处理。在事件的处理过程中不会有县城的创建、销毁等操作。效率也提高了。
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