epoll模型使用（一）

在linux的網絡編程中，很長的時間都在使用select來做事件觸發。在linux新的內核中，有了一種替換它的機制，就是epoll。
相比於select，epoll最大的好處在於它不會隨着監聽fd數目的增長而降低效率。因爲在內核中的select實現中，它是採用輪詢來處理的，輪詢 的fd數目越多，自然耗時越多。並且，在linux/posix_types.h頭文件有這樣的聲明：
#define __FD_SETSIZE    1024
表示select最多同時監聽1024個fd，當然，可以通過修改頭文件再重編譯內核來擴大這個數目，但這似乎並不治本。

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。


4、關於ET、LT兩種工作模式：
可以得出這樣的結論:
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模式是隻要有數據沒有處理 就會一直通知下去的.


那麼究竟如何來使用epoll呢？其實非常簡單。
通過在包含一個頭文件#include <sys/epoll.h> 以及幾個簡單的API將可以大大的提高你的網絡服務器的支持人數。

首先通過create_epoll(int maxfds)來創建一個epoll的句柄，其中maxfds爲你epoll所支持的最大句柄數。這個函數會返回一個新的epoll句柄，之後的所有操作 將通過這個句柄來進行操作。在用完之後，記得用close()來關閉這個創建出來的epoll句柄。

之後在你的網絡主循環裏面，每一幀的調用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)來查詢所有的網絡接口，看哪一個可以讀，哪一個可以寫了。基本的語法爲：
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
其中kdpfd爲用epoll_create創建之後的句柄，events是一個epoll_event*的指針，當epoll_wait這個函數操作成 功之後，epoll_events裏面將儲存所有的讀寫事件。max_events是當前需要監聽的所有socket句柄數。最後一個timeout是 epoll_wait的超時，爲0的時候表示馬上返回，爲-1的時候表示一直等下去，直到有事件範圍，爲任意正整數的時候表示等這麼長的時間，如果一直沒 有事件，則範圍。一般如果網絡主循環是單獨的線程的話，可以用-1來等，這樣可以保證一些效率，如果是和主邏輯在同一個線程的話，則可以用0來保證主循環 的效率。

epoll_wait範圍之後應該是一個循環，遍利所有的事件。

幾乎所有的epoll程序都使用下面的框架：

   for( ; ; )
   {
       nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);
       for(i=0;i<nfds;++i)
       {
           if(events[i].data.fd==listenfd) //有新的連接
           {
               connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); //accept這個連接
               ev.data.fd=connfd;
               ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
               epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); //將新的fd添加到epoll的監聽隊列中
           }
           else if( events[i].events&EPOLLIN ) //接收到數據，讀socket
           {
               n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0   //讀
               ev.data.ptr = md;    //md爲自定義類型，添加數據
               ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;
               epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);//修改標識符，等待下一個循環時發送數據，異步處理的精 髓
           }
           else if(events[i].events&EPOLLOUT) //有數據待發送，寫socket
           {
               struct myepoll_data* md = (myepoll_data*)events[i].data.ptr;   //取數據
               sockfd = md->fd;
               send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 );       //發送數據
               ev.data.fd=sockfd;
               ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
               epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //修改標識符，等待下一個循環時接收數據
           }
           else
           {
               //其他的處理
           }
       }
   }