epoll是linux2.6內核中才有的機制，其他版本內核中是沒有的，是Linux2.6內核引入的多路複用IO的一種方式，用於提高網絡IO性能的方法。在linux網絡編程中，很長一段時間都是採用select來實現多事件觸發處理的。Select存在如下幾個方面的問題：一是每次調用時要重複地從用戶態讀入參數，二是每次調用時要重複地掃描文件描述符，三是每次在調用開始時，要把當前進程放入各個文件描述符的等待隊列。在調用結束後，又把進程從各個等待隊列中刪除。Select採用輪詢的方式來處理事件觸發，當隨着監聽socket的文件描述符fd的數量增加時，輪詢的時間也就越長，造成效率低下。而且linux/posix_types.h中有#define
__FD_SETSIZE 1024(也有說2048的)的定義，也就是說linux select能監聽的最大fd數目是1024個，雖然能通過內核修改此參數，但這是治標不治本。
epoll的出現可以有效的解決select效率低下的問題，epoll把參數拷貝到內核態，在每次輪詢時不會重複拷貝。epoll有ET和LT兩種工作模式，ET是高速模式只能以非阻塞方式進行，LT相當於快速的select，可以纔有阻塞和非阻塞兩種方式，epoll通過把操作拆分爲epoll_create,epoll_ctl,epoll_wait三個步驟避免重複地遍歷要監視的文件描述符。
EPOLL事件有兩種模型：
Edge Triggered (ET)
Level Triggered (LT)
假如有這樣一個例子：
1. 我們已經把一個用來從管道中讀取數據的文件句柄(RFD)添加到epoll描述符
2. 這個時候從管道的另一端被寫入了2KB的數據
3. 調用epoll_wait(2)，並且它會返回RFD，說明它已經準備好讀取操作
4. 然後我們讀取了1KB的數據
5. 調用epoll_wait(2)......
Edge Triggered 工作模式：
如果我們在第1步將RFD添加到epoll描述符的時候使用了EPOLLET標誌，那麼在第5步調用epoll_wait(2)之後將有可能會掛起，因爲剩餘的數據還存在於文件的輸入緩衝區內，而且數據發出端還在等待一個針對已經發出數據的反饋信息。只有在監視的文件句柄上發生了某個事件的時候 ET 工作模式纔會彙報事件。因此在第5步的時候，調用者可能會放棄等待仍在存在於文件輸入緩衝區內的剩餘數據。在上面的例子中，會有一個事件產生在RFD句柄上，因爲在第2步執行了一個寫操作，然後，事件將會在第3步被銷燬。因爲第4步的讀取操作沒有讀空文件輸入緩衝區內的數據，因此我們在第5步調用epoll_wait(2)完成後，是否掛起是不確定的。epoll工作在ET模式的時候，必須使用非阻塞套接口，以避免由於一個文件句柄的阻塞讀/阻塞寫操作把處理多個文件描述符的任務餓死。最好以下面的方式調用ET模式的epoll接口，在後面會介紹避免可能的缺陷。
i 基於非阻塞文件句柄
ii 只有當read(2)或者write(2)返回EAGAIN時才需要掛起，等待。但這並不是說每次read()時都需要循環讀，直到讀到產生一個EAGAIN才認爲此次事件處理完成，當read()返回的讀到的數據長度小於請求的數據長度時，就可以確定此時緩衝中已沒有數據了，也就可以認爲此事讀事件已處理完成。
Level Triggered 工作模式
相反的，以LT方式調用epoll接口的時候，它就相當於一個速度比較快的poll/select，在poll能用的地方epoll都可以用，因爲他們具有同樣的職能。即使使用ET模式的epoll，在收到多個數據包的時候仍然會產生多個事件。調用者可以設定EPOLLONESHOT標誌，在 epoll_wait收到事件後epoll會與事件關聯的文件句柄從epoll描述符中禁止掉。因此當EPOLLONESHOT設定後，使用帶有 EPOLL_CTL_MOD標誌的epoll_ctl處理文件句柄就成爲調用者必須作的事情。
以上是man手冊對epoll中兩種模式的簡要介紹，這裏有必要對兩種模式進行詳細的介紹：
LT是缺省的工作方式，並且同時支持block和no-block socket；在這種做法中，內核會告訴調用者一個文件描述符是否就緒了，然後調用者可以對這個就緒的fd進行IO操作。如果你不作任何操作，內核還是會繼續通知調用者的，所以，這種模式編程出錯誤可能性要小一點。傳統的select/poll都是這種模型的代表。LT模式跟select有一樣的語義。就是如果可讀就觸發。比如某管道原來爲空，如果有一個進程寫入2k數據，就會觸發。如果處理進程讀取1k數據，下次輪詢時繼續觸發。該模式下，默認不可讀，只有epoll通知可讀纔是可讀，否則不可讀。
ET是高速工作方式，只支持no-block socket。在這種模式下，當描述符從未就緒變爲就緒時，內核通過epoll告訴調用者，然後它會假設調用者知道文件描述符已經就緒，並且不會再爲那個文件描述 符發送更多的就緒通知，直到調用者做了某些操作導致那個文件描述符不再爲就緒狀態了。但是請注意，如果一直不對這個fd作IO操作(從而導致它再次變成未就緒)，內核不會發送更多的通知。該模式與select有不同的語義，只有當從不可讀變爲可讀時才觸發。上面那種情況，還有1k可讀，所以不會觸發，當繼續讀，直到返回EAGAIN時，變爲不可讀，如果再次變爲可讀就觸發。默認可讀，調用者可以隨便讀，直到發生EAGAIN。可讀時讀和不讀，怎麼讀都由調用者自己決定，中間epoll不管。EAGAIN後不可讀了，等到再次可讀，epoll會再通知一次。理解ET模式最重要的就是理解狀態的變化，對於監聽可讀事件時,如果是socket是監聽socket，那麼當有新的主動連接到來爲狀態發生變化；對一般的socket而言，協議棧中相應的緩衝區有新的數據爲狀態發生變化。但是，如果在一個時間同時接收了N個連接(N>1)，但是監聽socket只accept了一個連接，那麼其它未 accept的連接將不會在ET模式下給監聽socket發出通知，此時狀態不發生變化；對於一般的socket，如果對應的緩衝區本身已經有了N字節的數據，而只取出了小於N字節的數據，那麼殘存的數據不會造成狀態發生變化。
LT：水平觸發，效率會低於ET觸發，尤其在大併發，大流量的情況下。但是LT對代碼編寫要求比較低，不容易出現問題。LT模式服務編寫上的表現是：只要有數據沒有被獲取，內核就不斷通知你，因此不用擔心事件丟失的情況。
ET：邊緣觸發，效率非常高，在併發，大流量的情況下，會比LT少很多epoll的系統調用，因此效率高。但是對編程要求高，需要細緻的處理每個請求，否則容易發生丟失事件的情況。
下面舉一個列子來說明LT和ET的區別（都是非阻塞模式，阻塞就不說了，效率太低）：
採用LT模式下， 如果accept調用有返回就可以馬上建立當前這個連接了，再epoll_wait等待下次通知，和select一樣。
但是對於ET而言，如果accpet調用有返回，除了建立當前這個連接外，不能馬上就epoll_wait還需要繼續循環accpet，直到返回-1，且errno==EAGAIN，TAF裏面的示例代碼：
if(ev.events & EPOLLIN)
{
do
{
struct sockaddr_in stSockAddr;
socklen_t iSockAddrSize = sizeof(sockaddr_in);
TC_Socket cs;
cs.setOwner(false);
//接收連接
TC_Socket s;
s.init(fd, false, AF_INET);
int iRetCode = s.accept(cs, (struct sockaddr *) &stSockAddr,
iSockAddrSize);
if (iRetCode > 0)
{
...建立連接
}
else
{
//直到發生EAGAIN纔不繼續accept
if(errno == EAGAIN)
{
break;
}
}
}while(true);
}
ET模式僅當狀態發生變化的時候才獲得通知,這裏所謂的狀態的變化並不包括緩衝區中還有未處理的數據,也就是說,如果要採用ET模式, 需要一直read/write直到出錯爲止,很多人反映爲什麼採用ET模式只接收了一部分數據就再也得不到通知了,大多因爲這樣;而LT模式是只要有數據 沒有處理就會一直通知下去的.
同樣，recv/send等函數， 都需要到errno==EAGAIN
從本質上講：與LT相比，ET模型是通過減少系統調用來達到提高並行效率的。
epoll的接口非 常簡單，一共就三個函數：1. int epoll_create(int size);
創建一個epoll的句柄，size用來告訴內 核這個監聽的數目一共有多大。這個參數不同於select()中的第一個參數，給出最大監聽的fd+1的值。需要注意的是，當創建好epoll句柄後，它 就是會佔用一個fd值，在linux下如果查看/proc/進程id/fd/，是能夠看到這個fd的，所以在使用完epoll後，必須調用close() 關閉，否則可能導致fd被耗盡。
2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
epoll的事件註冊函數，它不同與select()是在監聽事件時告訴內核要監聽什麼 類型的事件，而是在這裏先註冊要監聽的事件類型。第一個參數是epoll_create()的返回值，第二個參數表示動作，用三個宏來表示：
EPOLL_CTL_ADD： 註冊新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經註冊的fd的監聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除 一個fd；
第三個參數是需要監聽的fd，第四個參數是告訴內核需要監聽什麼事，struct epoll_event結構如下：
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 */
};
events可以是以下幾個宏的集合：
EPOLLIN ：表示對應的文件描述符可以讀（包括對端SOCKET正常關閉）；
EPOLLOUT：表示對應的文件描述符可以寫；
EPOLLPRI： 表示對應的文件描述符有緊急的數據可讀（這裏應該表示有帶外數據到來）；
EPOLLERR：表示對應的文件描述符發生錯誤；
EPOLLHUP： 表示對應的文件描述符被掛斷；
EPOLLET： 將EPOLL設爲邊緣觸發(Edge Triggered)模式，這是相對於水平觸發(Level Triggered)來說的。
EPOLLONESHOT：只監聽一次事件，當監聽完 這次事件之後，如果還需要繼續監聽這個socket的話，需要再次把這個socket加入到EPOLL隊列裏
3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
等待事件的產生，類似於select()調用。參數events用來從內核得到事件的集合，maxevents告之內核這個 events有多大，這個 maxevents的值不能大於創建epoll_create()時的size，參數timeout是超時時間（毫秒，0會立即返回，-1將不確定，也有 說法說是永久阻塞）。該函數返回需要處理的事件數目，如返回0表示已超時。
下面給出一個完整的服務器端例子：
- #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>
- using namespace std;
- #define MAXLINE 5
- #define OPEN_MAX 100
- #define LISTENQ 20
- #define SERV_PORT 5000
- #define INFTIM 1000
- void setnonblocking(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 argc, char* argv[])
- {
- int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds, portnumber;
- ssize_t n;
- char line[MAXLINE];
- socklen_t clilen;
- if ( 2 == argc )
- {
- if( (portnumber = atoi(argv[1])) < 0 )
- {
- fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
- return 1;
- }
- }
- else
- {
- fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
- return 1;
- }
- //聲明epoll_event結構體的變量,ev用於註冊事件,數組用於回傳要 處理的事件
- struct epoll_event ev,events[20];
- //生成用於處理accept的epoll專用的文件描述符
- epfd=epoll_create(256);
- struct sockaddr_in clientaddr;
- struct sockaddr_in serveraddr;
- listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- //把socket設 置爲非阻塞方式
- //setnonblocking(listenfd);
- //設置與要處理的事件相關的文件描述符
- ev.data.fd=listenfd;
- //設置要處理的事件類型
- ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
- //ev.events=EPOLLIN;
- //註冊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(portnumber);
- serveraddr.sin_port=htons(portnumber);
- bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
- listen(listenfd, LISTENQ);
- maxi = 0;
- for ( ; ; ) {
- //等待epoll事件的發生
- nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500);
- //處理所發生的所有事件
- for(i=0;i<nfds;++i)
- {
- if(events[i].data.fd==listenfd)
- //如果新監測到一個SOCKET用戶連接到了綁定的SOCKET端口，建立新的 連接。
- {
- connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen);
- if(connfd<0){
- perror("connfd<0");
- exit(1);
- }
- //setnonblocking(connfd);
- char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);
- cout << "accapt a connection from " << str << endl;
- //設置用於讀操作的文件描述符
- ev.data.fd=connfd;
- //設置用於注測的讀操作事件
- ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
- //ev.events=EPOLLIN;
- //註冊ev
- epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev);
- }
- else if(events[i].events&EPOLLIN)//如果是已經連 接的用戶，並且收到數據，那麼進行讀入。
- {
- 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<<"readline error"<<std::endl;
- } else if (n == 0) {
- close(sockfd);
- events[i].data.fd = -1;
- }
- line[n] = '\0';
- cout << "read " << line << endl;
- //設置用於寫操作的文件描述符
- ev.data.fd=sockfd;
- //設置用於注測的寫操作事件
- ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
- //修改sockfd上要處理的事件爲EPOLLOUT
- //epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
- }
- else if(events[i].events&EPOLLOUT) // 如果有數據發送
- {
- sockfd = events[i].data.fd;
- write(sockfd, line, n);
- //設置用於讀操作的文件描述符
- ev.data.fd=sockfd;
- //設置用於注測的讀操作事件
- ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
- //修改sockfd上要處理的事件爲EPOLIN
- epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
- }
- }
- }
- return 0;
- }