epoll事件模型

事件模型

EPOLL事件有兩種模型：

Edge Triggered (ET) 邊緣觸發只有數據到來才觸發，不管緩存區中是否還有數據。

Level Triggered (LT) 水平觸發只要有數據都會觸發。

思考如下步驟：

  1. 假定我們已經把一個用來從管道中讀取數據的文件描述符(RFD)添加到epoll描述符。
  2. 管道的另一端寫入了2KB的數據
  3. 調用epoll_wait，并且它會返回RFD，說明它已經準備好讀取操作
  4. 讀取1KB的數據
  5. 調用epoll_wait……

在這個過程中，有兩種工作模式：

ET模式

ET模式即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標志，那么在第5步調用epoll_wait之后將有可能會掛起，因為剩余的數據還存在于文件的輸入緩沖區內，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 工作模式才會匯報事件。因此在第5步的時候，調用者可能會放棄等待仍在存在于文件輸入緩沖區內的剩余數據。epoll工作在ET模式的時候，必須使用非阻塞套接口，以避免由于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，在后面會介紹避免可能的缺陷。

1)????? 基于非阻塞文件句柄

2)????? 只有當read或者write返回EAGAIN(非阻塞讀，暫時無數據)時才需要掛起、等待。但這并不是說每次read時都需要循環讀，直到讀到產生一個EAGAIN才認為此次事件處理完成，當read返回的讀到的數據長度小于請求的數據長度時，就可以確定此時緩沖中已沒有數據了，也就可以認為此事讀事件已處理完成。

LT模式

LT模式即Level Triggered工作模式。

與ET模式不同的是，以LT方式調用epoll接口的時候，它就相當于一個速度比較快的poll，無論后面的數據是否被使用。

LT(level triggered)：LT是缺省的工作方式，并且同時支持block和no-block socket。在這種做法中，內核告訴你一個文件描述符是否就緒了，然后你可以對這個就緒的fd進行IO操作。如果你不作任何操作，內核還是會繼續通知你的，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。

ET(edge-triggered)：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為就緒時，內核通過epoll告訴你。然后它會假設你知道文件描述符已經就緒，并且不會再為那個文件描述符發送更多的就緒通知。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(only once).

實例一：

基于管道epoll ET觸發模式

?

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>#define MAXLINE 10int main(int argc, char *argv[])
{int efd, i;int pfd[2];pid_t pid;char buf[MAXLINE], ch = 'a';pipe(pfd);pid = fork();if (pid == 0) {close(pfd[0]);while (1) {for (i = 0; i < MAXLINE/2; i++)buf[i] = ch;buf[i-1] = '\n';ch++;for (; i < MAXLINE; i++)buf[i] = ch;buf[i-1] = '\n';ch++;write(pfd[1], buf, sizeof(buf));sleep(2);}close(pfd[1]);} else if (pid > 0) {struct epoll_event event;struct epoll_event resevent[10];int res, len;close(pfd[1]);efd = epoll_create(10);/* event.events = EPOLLIN; */event.events = EPOLLIN | EPOLLET;        /* ET 邊沿觸發 ，默認是水平觸發 */event.data.fd = pfd[0];epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, pfd[0], &event);while (1) {res = epoll_wait(efd, resevent, 10, -1);printf("res %d\n", res);if (resevent[0].data.fd == pfd[0]) {len = read(pfd[0], buf, MAXLINE/2);write(STDOUT_FILENO, buf, len);}}close(pfd[0]);close(efd);} else {perror("fork");exit(-1);}return 0;
}

水平觸發：

運行結果：

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190827$ ./et

res 1

aaaa

res 1

bbbb

res 1

cccc

res 1

dddd

res 1

eeee

res 1

ffff

^C

實例二：

基于網絡C/S模型的epoll ET觸發模式

server

?

/* server.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 8080int main(void)
{struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;socklen_t cliaddr_len;int listenfd, connfd;char buf[MAXLINE];char str[INET_ADDRSTRLEN];int i, efd;listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));listen(listenfd, 20);struct epoll_event event;struct epoll_event resevent[10];int res, len;efd = epoll_create(10);event.events = EPOLLIN | EPOLLET;        /* ET 邊沿觸發 ，默認是水平觸發 */printf("Accepting connections ...\n");cliaddr_len = sizeof(cliaddr);connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);printf("received from %s at PORT %d\n",inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),ntohs(cliaddr.sin_port));event.data.fd = connfd;epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event);while (1) {res = epoll_wait(efd, resevent, 10, -1);printf("res %d\n", res);if (resevent[0].data.fd == connfd) {len = read(connfd, buf, MAXLINE/2);write(STDOUT_FILENO, buf, len);}}return 0;
}

client

/* client.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 8080int main(int argc, char *argv[])
{struct sockaddr_in servaddr;char buf[MAXLINE];int sockfd, i;char ch = 'a';sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));while (1) {for (i = 0; i < MAXLINE/2; i++)buf[i] = ch;buf[i-1] = '\n';ch++;for (; i < MAXLINE; i++)buf[i] = ch;buf[i-1] = '\n';ch++;write(sockfd, buf, sizeof(buf));sleep(10);}Close(sockfd);return 0;
}

?

邊沿觸發：

運行結果：

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190827$ ./et

res 1

aaaa

res 1

bbbb

res 1

cccc

^C

?

實例三：

基于網絡C/S非阻塞模型的epoll ET觸發模式

server

/* server.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 8080int main(void)
{struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;socklen_t cliaddr_len;int listenfd, connfd;char buf[MAXLINE];char str[INET_ADDRSTRLEN];int i, efd, flag;listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));listen(listenfd, 20);struct epoll_event event;struct epoll_event resevent[10];int res, len;efd = epoll_create(10);/* event.events = EPOLLIN; */event.events = EPOLLIN | EPOLLET;        /* ET 邊沿觸發 ，默認是水平觸發 */printf("Accepting connections ...\n");cliaddr_len = sizeof(cliaddr);connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);printf("received from %s at PORT %d\n",inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),ntohs(cliaddr.sin_port));flag = fcntl(connfd, F_GETFL);flag |= O_NONBLOCK;fcntl(connfd, F_SETFL, flag);event.data.fd = connfd;epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event);while (1) {printf("epoll_wait begin\n");res = epoll_wait(efd, resevent, 10, -1);printf("epoll_wait end res %d\n", res);if (resevent[0].data.fd == connfd) {while ((len = read(connfd, buf, MAXLINE/2)) > 0)write(STDOUT_FILENO, buf, len);}}return 0;
}

client

/* client.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 8080int main(int argc, char *argv[])
{struct sockaddr_in servaddr;char buf[MAXLINE];int sockfd, i;char ch = 'a';sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));while (1) {for (i = 0; i < MAXLINE/2; i++)buf[i] = ch;buf[i-1] = '\n';ch++;for (; i < MAXLINE; i++)buf[i] = ch;buf[i-1] = '\n';ch++;write(sockfd, buf, sizeof(buf));sleep(10);}Close(sockfd);return 0;
}

?

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