文章目录
  1. 内核事件表
  2. epoll_wait函数
  3. LT与ET模式
    1. LT模式
    2. ET模式
  4. EPOLLONESHOT事件

内核事件表

epoll是Linux特有的I/O复用函数，epoll使用一组函数来完成任务。epoll将用户关心的文件描述符上的事件放在内核的事件表中，此时epoll需要使用一个额外的文件描述符来唯一标识内核中的这个事件表。该文件描述符由epoll_create函数来创建。

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/*
    引用方式: #include <sys/epoll.h>
    size: 告知内核事件表需要多大
    返回文件描述符: 成功 || 返回-1并设置errno: 失败
*/
int epoll_create(int size);

此函数返回的文件描述符用作其他所有epoll系统调用的第一个参数，以指定要访问的内核事件表。

下面的函数来操作epoll的内核事件表。

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/*
    引用方式: #include <sys/epoll.h>
    op: 指定操作类型; EPOLL_CTL_ADD(向事件表中注册fd上的事件) || EPOLL_CTL_MOD(修改fd上的注册事件) || EPOLL_CTL_DEL(删除fd上的注册事件)
    fd: 要操作的文件描述符
    event: 指定事件
    返回0: 成功 || 返回-1并设置errno: 失败
*/
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event * event);

其中，epoll_event结构体定义如下。

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struct epoll_event{
  uint32_t events;
  epoll_data_t data;
};
  • events成员指定事件类型；epoll支持的事件类型与poll基本相同，表示epoll事件类型的宏是在poll对应的宏前面加”E”，如epoll的可读事件类型的宏为EPOLLIN。此外，epoll有两个额外事件类型：EPOLLET与EPOLLONESHOT(它们对epoll的高效运作非常关键，将在之后详细介绍)。
  • data存储用户数据；epoll_data_t结构体的定义如下。
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typedef union epoll_data{
  void *ptr;
  int fd;
  uint32_t u32;
  uint64_t u64;
} epoll_data_t;

epoll_data_t结构体是一个联合体。如果使用fd，则指定事件所从属的文件描述符；如果使用ptr，则指定与fd有关的用户数据。若要同时使用ptr与fd，可考虑在ptr指定的用户数据内包含fd。

epoll_wait函数

epoll_wait函数在一段超时时间内等待一组文件描述符上的事件。

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/*
    引用方式: #include <sys/epoll.h>
    events: 用于存放内核事件表中的就绪事件
    maxevents: 指定监听事件的数目最大值
    timeout: 以毫秒为单位的超时值, timeout=-1: epoll_wait调用一直阻塞直到某个事件发生 || timeout=0: epoll_wait调用立即返回
    返回就绪文件描述符总数: 成功 || 返回-1并设置errno: 失败
*/
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

由于epoll在内核中维护一个事件表，每次epoll_wait调用都直接从内核事件表中取得用户注册的事件，而无需反复从用户空间读入这些事件；同时epoll_wait函数仅将事件就绪的文件描述符存入events数组中，从而网络程序索引就绪的文件描述符的时间复杂度为O(1)。

LT与ET模式

epoll对文件描述符的操作有两种模式：LT(电平触发)模式与ET(边沿触发)模式。

LT模式是默认的工作模式，LT模式下的epoll相当于一个效率较高的poll。

注：很多时候网络程序调用完select/poll/epoll_wait都会处理就绪的文件描述符，这时使用select/poll的网络程序需要遍历所有的文件描述符再进行相应的判断操作(对于select：使用FD_ISSET函数；对于poll，将(fds+i)->revents与POLLIN按位与)，而epoll_wait可以直接遍历就绪的文件描述符。

网络程序向epoll内核事件表注册一个文件描述符上的EPOLLET事件后，epoll将以ET模式来操作该文件描述符。ET模式是epoll的高效工作模式。

LT模式

对于采用LT模式的文件描述符，当epoll_wait函数检测到该文件描述符上有事件发生并将此事件通知应用程序后，应用程序可以不立即处理该事件；当应用程序下次调用epoll_wait时，epoll_wait还会再次向应用程序通知此事件，直到此事件被处理。

ET模式

ET模式只支持非阻塞的socket文件。

注：如果文件描述符是阻塞的，那么读或写操作将会因为没有后续事件而一直处于阻塞状态

当epoll_wait函数检测到该文件描述符上有事件发生并将此事件通知应用程序后，应用程序必须立即处理该事件！

注：在这个套接字中新的事件到来之前，网络程序都无法再从epoll_wait中获取该事件。因此这次必须处理完该事件。

ET模式在很多程度上降低了一个epoll事件被重复触发的次数，因此效率要高于LT模式。

EPOLLONESHOT事件

若希望一个socket连接在任一时刻最多被一个线程处理，可向socket文件描述符注册EPOLLONESHOT事件。

对于注册了EPOLLONESHOT事件的socket文件描述符，操作系统最多触发该文件描述符上注册的一个可读/可写/异常事件，且只触发一次，除非网络程序使用epoll_ctl函数重置该文件描述符上注册的EPOLLONESHOT事件。因此，一个线程处理完注册了EPOLLONESHOT事件的socket文件描述符后，需要重置该文件描述符上注册的EPOLLONESHOT事件。