select和epoll

select：

1，select有數量限制。因爲一個進程所打開的FD（文件描述符）是有限制的，所以該函數調用可以操作的文件描述符有最大數量的限制，由FD_SETSIZE決定，內核默認的最大值是：32*32=1024

2，效率低。函數調用過後，需要輪詢所有的文件描述符來判斷哪個文件描述符可以讀寫。如果文件描述符的總量很大，而可以讀寫的文件描述符很少，那麼效率是很低的。

3. 內核/用戶空間內存拷貝問題，如何讓內核把 FD 消息通知給用戶空間呢？在這個問題上 select 採取了內存拷貝方法。

poll是對select的改進，但是隻改進了第一個問題；後面兩個缺點一樣存在。

epoll：

1，數量不受限，可以認爲定義數量。

2，效率高。不採用輪詢方式，而只對可以讀寫的文件描述符進行操作。

epoll的使用方式如下：

epoll只有epoll_create,epoll_ctl,epoll_wait 3個系統調用。

1. int epoll_create(int size);
功能：生成一個epoll專用的文件描述符(或句柄)。
參數：size: 在該epoll fd上關注的最大socket fd數。自從linux2.6.8之後，size參數是被忽略的。
返回值：生成的文件描述符。
需要注意: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，它不同於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。
功能：控制某個epoll文件描述符上的事件，可以註冊事件，修改事件，刪除事件。
參數：
參數epfd ：由epoll_create生成的epoll專用的文件描述符；
參數op ：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；
參數fd ：關聯的文件描述符；
參數event ：指向epoll_event的指針；
返回值： 0：成功；
-1：失敗；
struct epoll_event(第四個參數event)結構如下：
//保存觸發事件的某個文件描述符相關的數據（與具體使用方式有關）
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;
// 感興趣的事件和被觸發的事件
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, structepoll_event * events, int maxevents, int timeout);
功能：輪詢I/O事件的發生。
參數： epfd ：由 epoll_create 生成的epoll專用的文件描述符，即epoll_create的返回值；
events ：用於回傳待處理事件的數組；參數events 收集在epoll監控的事件中已經發生的事件。
參數events是分配好的epoll_event結構體數組，epoll將會把發生的事件賦值到events數組
中（events不可以是空指針，內核只負責把數據複製到這個events數組中，不會去幫助我們
在用戶態中分配內存）。
maxevents ：每次能處理的事件數；這個 maxevents的值不能大於創建epoll_create()時的size.
timeout ：等待I/O事件發生的超時值；-1相當於阻塞，0相當於非阻塞；
返回值： >=0 ：返回發生事件數；
-1 ：錯誤；
如果函數調用成功，返回對應I/O上已準備好的文件描述符數目，如返回0表示已超時。
4. int epoll_pwait(與函數epoll_wait類似)
int epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout,
const sigset_t *sigmask);
與epoll_wait的區別是可以通過最後一個參數設置阻塞過程中信號屏蔽字。
上面的函數原型等價於：
sigset_toriginmask;
sigpromask(SIG_SETMASK,&sigmask,& originmask);
ready = epoll_wait(epfd,&events,maxevents,timeout);
sigpromask(SIG_SETMASK,& originmask ,NULL);

示例如下：

服務器端代碼：

#include <sys/epoll.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */  
#include <sys/socket.h>  
#include <string.h>  
#include <stdio.h>  
#include <unistd.h>  
#include <fcntl.h>  
  
#include <errno.h>  
#include <stdlib.h>  
typedef struct sockaddr_in sockaddr_in ;  
typedef struct sockaddr     sockaddr ;  
  
#define SER_PORT    8080  
  
int nonblock(int fd){  
    int opt ;  
    opt = fcntl(fd,F_GETFL);  
    opt |= O_NONBLOCK ;  
    return fcntl(fd,F_SETFL,opt);  
}  
  
int main(int argc,char**argv){  
    sockaddr_in srv, cli ;  
    int listen_fd ,con_fd ;  
    socklen_t  len;  
    int res ,nsize,ws;  
    char buf[255];  
  
    int epfd,ers;  
    struct epoll_event evn,events[50];  
    int i;  
  
    bzero(&srv,sizeof(srv));  
    bzero(&cli,sizeof(cli));  
    srv.sin_port= SER_PORT ;  
    srv.sin_family = AF_INET ;  
    listen_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  
  
    int yes = 1;  
    setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&yes,sizeof(int));  
  
    if(bind(listen_fd,(sockaddr*)&srv,sizeof(sockaddr))<0)  {  
        perror("bind");  
        exit(0);  
    }  
    listen(listen_fd,100);  
    nonblock(listen_fd);  
    epfd = epoll_create(200);  
    evn.events = EPOLLIN|EPOLLET ;  
    evn.data.fd = listen_fd;   
    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listen_fd,&evn);  
    static int count ;  
    while(1){  
        ers = epoll_wait(epfd,events,100,5000);  
        if(ers<0 ){  
            perror("epoll_wait:");exit(0);  
        }else if(ers==0){  
            printf("time out:%d\n",count++);  
            continue ;  
        }  
        for(i=0;i<ers;i++){  
            if(events[i].data.fd == listen_fd){  
                con_fd = accept(listen_fd,(sockaddr*)&cli ,&len);  
                nonblock(con_fd);  
                printf("connect from:%s\n",inet_ntoa(cli.sin_addr));  
                evn.data.fd = con_fd;  
                evn.events = EPOLLIN | EPOLLET ;  
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,con_fd,&evn);  
  
            }else if(events[i].events & EPOLLIN){     
                  
                nsize = 0;  
                while((res=read(events[i].data.fd,buf+nsize,sizeof(buf)-1))>0){  
                    nsize+= res;  
                }  
                if(res==0){  
                    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,events[i].data.fd,NULL);     
                    printf("a client over\n");  
                    close(con_fd);  
                    continue ;  
                }else if(res<0 && errno!=EAGAIN){  
                    perror("read");  
                    continue ;  
                }  
                buf[nsize]=0;  
                evn.data.fd = events[i].data.fd;  
                evn.events=EPOLLOUT|EPOLLET ;  
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,events[i].data.fd,&evn);                 
                  
            }else if(events[i].events & EPOLLOUT){  
                nsize = strlen(buf);  
                ws = 0;  
                while(nsize>0){  
                     ws=write(events[i].data.fd,buf,nsize);  
                    nsize-=ws;  
                }  
                evn.data.fd = events[i].data.fd;  
                evn.events=EPOLLIN|EPOLLET ;  
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,events[i].data.fd,&evn);     
            }else{  
                printf("others\n");  
                  
            }             
        }  
  
    }  
  
    close(listen_fd);  
      
    return 0;  
}

客戶端代碼：

#include <sys/epoll.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */  
#include <sys/socket.h>  
#include <strings.h>  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
typedef struct sockaddr_in sockaddr_in ;  
typedef struct sockaddr     sockaddr ;  
  
#define SER_PORT    8080  
#define IP_ADDR     "10.33.28.230"  
  
int main(int argc,char**argv){  
    sockaddr_in srv, cli ;  
    int listen_fd ,con_fd ;  
    socklen_t  len;  
    int res,ws ;  
    char buf[255];  
  
    bzero(&srv,sizeof(srv));  
    bzero(&cli,sizeof(cli));  
    srv.sin_port= SER_PORT ;  
    srv.sin_family = AF_INET ;  
    inet_pton(AF_INET,IP_ADDR,&srv.sin_addr);  
  
    listen_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  
    if(connect(listen_fd,(sockaddr*)&srv,sizeof(sockaddr))<0){  
        perror("connect");  
        exit(0);  
    }  
    while(1){  
        res = read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf)-1);  
        ws = write(listen_fd,buf,res);  
        res = read(listen_fd,buf,sizeof(buf)-1);  
        ws = write(STDOUT_FILENO,buf,res);  
    }  
  
    close(listen_fd);  
      
    return 0;  
}

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