I O多路復用之 epoll 系統呼叫

i/o多路復用除了之前我們提到的select和poll外，epoll 也可以檢查多個檔案描述符的就緒狀態，以達到i/o多路復用的目的。

epoll 系統呼叫是 linux 系統專有的，在 linux 核心 2.6 版本新增，epoll 的主要優點有：

其中，ready list 是 interest list 的子集。

epoll 程式設計介面由以下3個系統呼叫組成：

系統呼叫epoll_create建立乙個新的 epoll 例項，其對應的 interest list 初始化為空。

#include 
int epoll_create(int size);

引數size指定了我們想要通過 epoll 例項來檢查的檔案描述符個數，該引數並不是乙個上限，而是告訴核心應該如何為內部資料結構劃分初始大小。epoll_create返回新建立 epoll 例項的檔案描述符，這個檔案描述符在其他幾個 epoll 系統呼叫中會被用來表示 epoll 例項。當這個檔案描述符不再使用時，應該通過close來關閉。

從 linux 2.6.27 版核心以來，linux 支援了乙個新的系統呼叫epoll_create1。該系統呼叫執行的任務同epoll_create，但是去掉了無用的引數size，並增加了乙個可用來修改系統呼叫行為的flag標誌。

系統呼叫epoll_ctl能夠修改由檔案描述符epfd所代表的 epoll 例項中的 interest list。

#include 
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *ev);

epoll_ctl中op支援的操作包括以下以種：

上面我們多處提到了ev，ev是指向結構體epoll_event的指標，該結構體的定義如下：

struct epoll_event ;

結構體epoll_event中的data欄位的型別為epoll_data，其定義以下：

typedef
union epoll_data  epoll_data_t;

引數ev為檔案描述符fd所做的設定如下：

系統呼叫epoll_wait返回 epoll 例項中處於就緒狀態的檔案描述符的資訊。單個epoll_wait呼叫能返回多個就緒態檔案描述符的資訊，這也正是i/o多路復用的體現。

#include 
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *evlist, int maxevents, int timeout);

epoll_wait呼叫成功後，返回資料evlist中的元素個數，即就緒的描述符個數。

我們以編寫乙個 tcp 伺服器為例子，說明 epoll 的用法，該 tcp 伺服器列印出所有接收到的訊息。

我們先來看建立和繫結 tcp 監聽套接字的函式。

static
intcreate_and_bind (char *port)
for (rp = result; rp != null; rp = rp->ai_next)
close (sfd);
}if (rp == null)
freeaddrinfo (result);
return sfd;
}

create_and_bind接受port引數（表示監聽的埠），其作用是建立並繫結監聽套接字。

getaddrinfo函式既可以用於ipv4，也可以用於ipv6，能夠處理名字到位址以及服務到埠這兩種轉換，它返回addrinfo結構體陣列的指標。關於getaddrinfo詳細介紹，可以參考《unix網路程式設計》的有關描述。

create_and_bind返回結構體addrinfo陣列的指標（儲存在reslut指標中）接下來，我們對result進行遍歷，直到將監聽套接字成功繫結為止。

接下來，我們再來看將乙個套接字設定為非阻塞套接字的函式。

static
intmake_socket_non_blocking (int sfd)
flags |= o_nonblock;
s = fcntl (sfd, f_setfl, flags);
if (s == -1)
return
0;}

最後我們來看下main函式的實現。

int
main (int argc, char *argv)
sfd = create_and_bind (argv[1]);
if (sfd == -1)
abort ();
s = make_socket_non_blocking (sfd);
if (s == -1)
abort ();
s = listen (sfd, somaxconn);
if (s == -1)
efd = epoll_create1 (0);
if (efd == -1)
event.data.fd = sfd;
// et 模式
event.events = epollin | epollet;
s = epoll_ctl (efd, epoll_ctl_add, sfd, &event);
if (s == -1)
// 用來儲存epoll_wait返回的就緒檔案描述符列表
events = calloc (maxevents, sizeof event);
// 主迴圈
while (1)
else
if (sfd == events[i].data.fd)
else
}s = getnameinfo (&in_addr, in_len,
hbuf, sizeof hbuf,
sbuf, sizeof sbuf,
ni_numerichost | ni_numericserv);
if (s == 0)
// 設定已連線套接字為非阻塞，並且加入到 epoll 例項監測中
s = make_socket_non_blocking (infd);
if (s == -1)
abort ();
event.data.fd = infd;
// et 模式
event.events = epollin | epollet;
s = epoll_ctl (efd, epoll_ctl_add, infd, &event);
if (s == -1)
}continue;
}else
break;
}else
if (count == 0)
// 列印到標準輸出
s = write (1, buf, count);
if (s == -1)
}if (done)}}
}free (events);
close (sfd);
return exit_success;
}

main函式首先呼叫create_and_bind建立並繫結監聽套接字，接下來呼叫make_socket_non_blocking設定監聽套接字為非阻塞模式，並呼叫listen系統呼叫監聽客戶端的連線請求。

接下來，我們建立了乙個 epoll 例項，並將監聽套接字加入到該 epoll 例項的 interest list，當監聽套接字可讀時，說明有新的客戶端請求連線。

在主迴圈中，我們呼叫epoll_wait等待就緒事件的發生。timeout引數設定為-1說明主線程會一直阻塞到事件就緒。這些就緒事件包括以下型別：

linux/unix 系統程式設計手冊，michael kerrisk 著，郭光偉譯，人民郵電出版社

unix網路程式設計，卷1：套接字聯網api，第3版，人民郵電出版社

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IO多路復用之epoll總結

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