epoll学习笔记

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epoll有两种模式,Edge Triggered(简称ET) 和 Level Triggered(简称LT).在采用这两种模式时要注意的是,如果采用ET模式,那么仅当状态发生变化时才会通知,而采用LT模式类似于原来的 select/poll操作,只要还有没有处理的事件就会一直通知.

以代码来说明问题:
首先给出server的代码,需要说明的是每次accept的连接,加入可读集的时候采用的都是ET模式,而且接收缓冲区是5字节的,也就是每次只接收5字节的数据:

#include < iostream >
#include < sys / socket.h >
#include < sys / epoll.h >
#include < netinet / in.h >
#include < arpa / inet.h >
#include < fcntl.h >
#include < unistd.h >
#include < stdio.h >
#include < errno.h >

usingnamespacestd;

#defineMAXLINE 5
#defineOPEN_MAX 100
#defineLISTENQ 20
#defineSERV_PORT 5000
#defineINFTIM 1000

voidsetnonblocking( int sock)
{
int opts;
opts = fcntl(sock,F_GETFL);
if (opts < 0 )
{
perror( " fcntl(sock,GETFL) " );
exit ( 1 );
}
opts = opts|O_NONBLOCK;
if (fcntl(sock,F_SETFL,opts) < 0 )
{
perror( " fcntl(sock,SETFL,opts) " );
exit ( 1 );
}
}

int main()
{
int i,maxi,listenfd,connfd,sockfd,epfd,nfds;
ssize_tn;
charline[MAXLINE];
socklen_tclilen;
// 声明epoll_event结构体的变量,ev用于注册事件,数组用于回传要处理的事件
structepoll_eventev,events[ 20 ];
// 生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符
epfd = epoll_create( 256 );
structsockaddr_inclientaddr;
structsockaddr_inserveraddr;
listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0 );
// 把socket设置为非阻塞方式
// setnonblocking(listenfd);
// 设置与要处理的事件相关的文件描述符
ev.data.fd = listenfd;
// 设置要处理的事件类型
ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
// ev.events = EPOLLIN;
// 注册epoll事件
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd, & ev);
bzero( & serveraddr,sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family = AF_INET;
char * local_addr = " 127.0.0.1 " ;
inet_aton(local_addr, & (serveraddr.sin_addr)); // htons(SERV_PORT);
serveraddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
bind(listenfd,(sockaddr * ) & serveraddr,sizeof(serveraddr));
listen(listenfd,LISTENQ);
maxi = 0 ;
for (;;){
// 等待epoll事件的发生
nfds = epoll_wait(epfd,events, 20 , 500 );
// 处理所发生的所有事件
for (i = 0 ;i < nfds; ++ i)
{
if (events[i].data.fd == listenfd)
{
connfd = accept(listenfd,(sockaddr * ) & clientaddr, & clilen);
if (connfd < 0 ){
perror( " connfd<0 " );
exit ( 1 );
}
// setnonblocking(connfd);
char * str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);
cout << " accaptaconnectionfrom " << str << endl;
// 设置用于读操作的文件描述符
ev.data.fd = connfd;
// 设置用于注测的读操作事件
ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
// ev.events = EPOLLIN;
// 注册ev
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd, & ev);
}
else if (events[i].events & EPOLLIN)
{
cout << " EPOLLIN " << endl;
if ((sockfd = events[i].data.fd) < 0 )
continue;
if ((n = read(sockfd,line,MAXLINE)) < 0 ){
if (errno == ECONNRESET){
close(sockfd);
events[i].data.fd = - 1 ;
} else
std::cout << " readlineerror " << std::endl;
} else if (n == 0 ){
close(sockfd);
events[i].data.fd = - 1 ;
}
line[n] = ' /0';
cout << " read " << line << endl;
// 设置用于写操作的文件描述符
ev.data.fd = sockfd;
// 设置用于注测的写操作事件
ev.events = EPOLLOUT|EPOLLET;
// 修改sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT
// epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd, & ev);
}
else if (events[i].events & EPOLLOUT)
{
sockfd = events[i].data.fd;
write(sockfd,line,n);
// 设置用于读操作的文件描述符
ev.data.fd = sockfd;
// 设置用于注测的读操作事件
ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
// 修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd, & ev);
}
}
}
return 0 ;
}

下面给出测试所用的Perl写的client端,在client中发送10字节的数据,同时让client在发送完数据之后进入死循环, 也就是在发送完之后连接的状态不发生改变--既不再发送数据, 也不关闭连接,这样才能观察出server的状态:

#! / usr / bin / perl

useIO::Socket;

my$host = " 127.0.0.1 " ;
my$port = 5000 ;

my$socket = IO::Socket::INET -> new ( " $host:$port " ) or die " createsocketerror$@ " ;
my$msg_out = " 1234567890 " ;
print$socket$msg_out;
print " nowsendover,gotosleep

/n " ;

while ( 1 )
{
sleep( 1 );
}

运行server和client发现,server仅仅读取了5字节的数据,而client其实发送了10字节的数据,也就是说,server仅当第一次监听到了EPOLLIN事件,由于没有读取完数据,而且采用的是ET模式,状态在此之后不发生变化,因此server再也接收不到EPOLLIN事件了.
(友情提示:上面的这个测试客户端,当你关闭它的时候会再次出发IO可读事件给server,此时server就会去读取剩下的5字节数据了,但是这一事件与前面描述的ET性质并不矛盾.)

如果我们把client改为这样:

/n " ;
sleep( 5 );
print " 5secondgone

sendanotherline/n " ;
print$socket$msg_out;

while ( 1 )
{
sleep( 1 );
}

可以发现,在server接收完5字节的数据之后一直监听不到client的事件,而当client休眠5秒之后重新发送数据,server再次监听到了变化,只不过因为只是读取了5个字节,仍然有10个字节的数据(client第二次发送的数据)没有接收完.

如果上面的实验中,对accept的socket都采用的是LT模式,那么只要还有数据留在buffer中,server就会继续得到通知,读者可以自行改动代码进行实验.

基于这两个实验,可以得出这样的结论:ET模式仅当状态发生变化的时候才获得通知,这里所谓的状态的变化并不包括缓冲区中还有未处理的数据,也就是说,如果要采用ET模式,需要一直read/write直到出错为止,很多人反映为什么采用ET模式只接收了一部分数据就再也得不到通知了,大多因为这样;而LT 模式是只要有数据没有处理就会一直通知下去的.

补充说明一下这里一直强调的"状态变化"是什么:

1)对于监听可读事件时,如果是socket是监听socket,那么当有新的主动连接到来为状态发生变化;对一般的socket而言,协议栈中相应的缓冲区有新的数据为状态发生变化.但是,如果在一个时间同时接收了N个连接(N>1),但是监听socket只accept了一个连接,那么其它未 accept的连接将不会在ET模式下给监听socket发出通知,此时状态不发生变化;对于一般的socket,就如例子中而言,如果对应的缓冲区本身已经有了N字节的数据,而只取出了小于N字节的数据,那么残存的数据不会造成状态发生变化.

2)对于监听可写事件时,同理可推,不再详述.

而不论是监听可读还是可写,对方关闭socket连接都将造成状态发生变化,比如在例子中,如果强行中断client脚本,也就是主动中断了socket连接,那么都将造成server端发生状态的变化,从而server得到通知,将已经在本方缓冲区中的数据读出.

把前面的描述可以总结如下:仅当对方的动作(发出数据,关闭连接等)造成的事件才能导致状态发生变化,而本方协议栈中已经处理的事件(包括接收了对方的数据,接收了对方的主动连接请求)并不是造成状态发生变化的必要条件,状态变化一定是对方造成的.所以在ET模式下的,必须一直处理到出错或者完全处理完毕,才能进行下一个动作,否则可能会发生错误.

另外,从这个例子中,也可以阐述一些基本的网络编程概念.首先,连接的两端中,一端发送成功并不代表着对方上层应用程序接收成功, 就拿上面的client测试程序来说,10字节的数据已经发送成功,但是上层的server并没有调用read读取数据,因此发送成功仅仅说明了数据被对方的协议栈接收存放在了相应的buffer中,而上层的应用程序是否接收了这部分数据不得而知;同样的,读取数据时也只代表着本方协议栈的对应 buffer中有数据可读,而此时时候在对端是否在发送数据也不得而知.

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