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Linux下EPoll通信模型简析

发布时间:2020-02-11 04:39:37 阅读: 来源:白糖粉碎机厂家

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

oll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;

ents = EPOLLIN | EPOLLET;

= 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-> == srvfd)

{

AcceptConn(srvfd);

}else{

RecvData(pEvent->);

SendData(pEvent->);

epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, pEvent->, 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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