epoll_event 數據結構詳解

在 Linux 的 I/O 多路復用機制 epoll 中，epoll_event 是關鍵的數據結構，用于描述文件描述符（fd）上的事件和關聯數據。其定義在頭文件 <sys/epoll.h> 中：

struct epoll_event {uint32_t     events;    // 事件掩碼（位圖）epoll_data_t data;      // 用戶數據（聯合體）
};typedef union epoll_data {void    *ptr;    // 自定義指針（常用）int      fd;     // 關聯的文件描述符（常用）uint32_t u32;    // 32位整數uint64_t u64;    // 64位整數
} epoll_data_t;

核心字段解析：

1. events (事件標志位)

   • EPOLLIN：fd 可讀（有數據到達）
   • EPOLLOUT：fd 可寫（可發送數據）
   • EPOLLERR：fd 發生錯誤
   • EPOLLHUP：fd 被掛斷（對端關閉連接）
   • EPOLLET：啟用邊緣觸發模式（默認水平觸發）
   • EPOLLRDHUP：流套接字對端關閉連接（或半關閉）

2. data (用戶數據聯合體)

   • 常用 fd 或 ptr 存儲與事件相關的自定義數據（如連接上下文）

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使用案例：基于 ET 模式的 Echo 服務器

以下示例展示 epoll_event 在非阻塞 TCP 服務器中的典型用法（邊緣觸發模式）：

#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>#define MAX_EVENTS 64
#define PORT 8080// 設置 fd 為非阻塞模式
void set_nonblocking(int fd) {int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
}int main() {int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in addr = {.sin_family = AF_INET,.sin_port = htons(PORT),.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY};// 綁定并監聽bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));listen(server_fd, SOMAXCONN);// 創建 epoll 實例int epoll_fd = epoll_create1(0);struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];// 添加 server_fd 到 epollev.events = EPOLLIN | EPOLLET;  // 邊緣觸發模式ev.data.fd = server_fd;         // 存儲文件描述符epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, server_fd, &ev);while (1) {int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1);for (int i = 0; i < nfds; i++) {// 處理新連接if (events[i].data.fd == server_fd) {struct sockaddr_in client_addr;socklen_t len = sizeof(client_addr);int client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len);set_nonblocking(client_fd);// 注冊客戶端 fdev.events = EPOLLIN | EPOLLET | EPOLLRDHUP;ev.data.fd = client_fd;  // 存儲客戶端 fdepoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &ev);}// 處理客戶端數據else if (events[i].events & EPOLLIN) {int client_fd = events[i].data.fd;  // 取出 fdchar buffer[1024];ssize_t bytes_read;// ET 模式需循環讀取所有數據while ((bytes_read = read(client_fd, buffer, sizeof(buffer))) {if (bytes_read > 0) {write(client_fd, buffer, bytes_read);  // Echo 回顯} else if (bytes_read == 0 || (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK)) {close(client_fd);  // 關閉連接break;}}}// 處理連接關閉else if (events[i].events & (EPOLLRDHUP | EPOLLHUP)) {close(events[i].data.fd);  // 關閉失效連接}}}close(server_fd);return 0;
}

關鍵邏輯說明：

1. 事件注冊

   • 通過 epoll_ctl() 添加 fd 時，初始化 epoll_event 結構：

     ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;  // 訂閱事件類型
     ev.data.fd = server_fd;          // 存儲關聯的 fd
     

2. 事件處理

   • epoll_wait() 返回就緒的 epoll_event 數組
   • 通過 events[i].data.fd 取出關聯的 fd
   • 通過 events[i].events 判斷具體事件類型

3. 邊緣觸發 (ET) 要點

   • 必須循環讀寫直到返回 EAGAIN
   • 需配合非阻塞 fd 避免阻塞

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常見使用技巧

1. 自定義數據存儲

   • 使用 data.ptr 存儲復雜結構體（如連接上下文）：

     struct connection {int fd;struct sockaddr_in addr;
     };struct connection *conn = malloc(sizeof(*conn));
     conn->fd = client_fd;
     ev.data.ptr = conn;  // 存儲指針
     

2. 事件組合

   • 錯誤處理：EPOLLERR | EPOLLHUP
   • 讀寫監聽：EPOLLIN | EPOLLOUT

3. 觸發模式選擇

   • 水平觸發 (LT)：未處理事件會持續通知（默認）
   • 邊緣觸發 (ET)：事件就緒時只通知一次（性能更高）

性能提示：ET 模式 + 非阻塞 I/O 是 epoll 高性能的關鍵組合，適合高并發場景。