Linux面試必知: 一句話講透epoll
epoll概念
在Linux的Man文檔中，我們可以看到如下定義
Epoll - I/O event notification facility
翻譯一下，epoll是一種I/O事件通知機制，這句話基本上包含了所有需要理解的要點
I/O事件
基於file descriptor，支持file, socket, pipe等各種I/O方式
當文件描述符關聯的內核讀緩衝區可讀，則觸發可讀事件，什麼是可讀呢？就是內核緩衝區非空，有數據可以讀取
當文件描述符關聯的內核寫緩衝區可寫，則觸發可寫事件，什麼是可寫呢？就是內核緩衝區不滿，有空閒空間可以寫入
通知機制
通知機制，就是當事件發生的時候，去通知他
通知機制的反面，就是輪詢機制
以上兩點結合起來理解
epoll是一種當文件描述符的內核緩衝區非空的時候，發出可讀信號進行通知，當寫緩衝區不滿的時候，發出可寫信號通知的機制
水平觸發與邊緣觸發
水平觸發(level-trggered)
只要文件描述符關聯的讀內核緩衝區非空，有數據可以讀取，就一直髮出可讀信號進行通知，
當文件描述符關聯的內核寫緩衝區不滿，有空間可以寫入，就一直髮出可寫信號進行通知
邊緣觸發(edge-triggered)
當文件描述符關聯的讀內核緩衝區由空轉化爲非空的時候，則發出可讀信號進行通知，
當文件描述符關聯的內核寫緩衝區由滿轉化爲不滿的時候，則發出可寫信號進行通知
兩者的區別在哪裏呢？水平觸發是隻要讀緩衝區有數據，就會一直觸發可讀信號，而邊緣觸發僅僅在空變爲非空的時候通知一次，舉個例子：
讀緩衝區剛開始是空的
讀緩衝區寫入2KB數據
水平觸發和邊緣觸發模式此時都會發出可讀信號
收到信號通知後，讀取了1kb的數據，讀緩衝區還剩餘1KB數據
水平觸發會再次進行通知，而邊緣觸發不會再進行通知
所以邊緣觸發需要一次性的把緩衝區的數據讀完爲止，也就是一直讀，直到讀到EGAIN爲止，EGAIN說明緩衝區已經空了，因爲這一點，邊緣觸發需要設置文件句柄爲非阻塞
//水平觸發
ret = read(fd, buf, sizeof(buf));
//邊緣觸發
while(true) {
ret = read(fd, buf, sizeof(buf);
if (ret == EAGAIN) break;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
epoll接口介紹
epoll_create
創建epoll實例，會創建所需要的紅黑樹，以及就緒鏈表，以及代表epoll實例的文件句柄
函數原型: int epoll_create(int size);
Man文檔中說明了在老的內核版本中，入參size用來指出創建的內部數據結構的大小，目前已經可以動態調整，但是爲了兼容老的版本，所以仍然保留，這個size其實意義已經不大
epoll_ctl
添加，修改，或者刪除 註冊到epoll實例中的文件描述符上的監控事件
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
epfd: epoll實例file descriptor
op:操作類型
EPOLL_CTL_ADD, 爲相應fd添加事件
EPOLL_CTL_MOD, 修改fd的事件
EPOLL_CTL_DEL，刪除fd上的某些事件
1
2
3
fd: 操作的目標文件描述符
event: 要操作的事件
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可以是一組bit的組合
EPOLLIN：可讀
EPOLLOUT: 可寫
EPOLLET: 邊緣觸發，默認是水平觸發
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
一句話來描述：就是對於註冊到epfd中的fd文件描述符，執行op event的操作
epoll_wait
epoll_wait等待epoll實例中註冊的事件觸發
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout)
epfd: epoll實例文件描述符
events: 數組出參，用來記錄被觸發的events，其大小應該和maxevents一致
maxevents: 返回的events的最大個數，如果最大個數大於實際觸發的個數，則下次epoll_wait的時候仍然可以返回
timeout: 等待事件，毫秒爲單位 -1:無限等待 0:立即返回