epoll_ctl 是 Linux 系統中 I/O 多路復用機制 epoll 的核心函數之一，用于管理 epoll 實例監控的文件描述符（File Descriptor, FD）。它負責向 epoll 實例注冊、修改或刪除需要監控的 FD 及其事件類型，是實現高性能網絡編程（如高并發服務器）的關鍵工具。

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函數原型

#include <sys/epoll.h>int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

參數說明

參數	說明
epfd	epoll 實例的文件描述符（由 epoll_create 創建）
op	操作類型：EPOLL_CTL_ADD（添加）、EPOLL_CTL_MOD（修改）、EPOLL_CTL_DEL（刪除）
fd	需要操作的目標文件描述符（如 socket）
event	指向 epoll_event 結構體的指針，定義監控的事件類型和用戶數據

返回值

• 成功返回 0，失敗返回 -1，錯誤信息通過 errno 獲取。

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epoll_event 結構體

struct epoll_event {uint32_t     events;   // 監控的事件類型（位掩碼形式）epoll_data_t data;     // 用戶數據（通常保存 FD 或關聯的指針）
};typedef union epoll_data {void    *ptr;int      fd;uint32_t u32;uint64_t u64;
} epoll_data_t;

常用事件類型

事件類型	說明
EPOLLIN	文件描述符可讀（例如 socket 接收緩沖區有數據）
EPOLLOUT	文件描述符可寫（例如 socket 發送緩沖區有空閑）
EPOLLERR	發生錯誤（自動監控，無需顯式設置）
EPOLLHUP	對端關閉連接或掛起（自動監控）
EPOLLET	邊緣觸發模式（Edge-Triggered），默認為水平觸發（Level-Triggered）

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使用場景案例：TCP 服務器監控 Socket

以下是一個簡化的 TCP 服務器代碼片段，展示 epoll_ctl 的典型用法：

1. 創建 epoll 實例

int epfd = epoll_create1(0);  // 創建 epoll 實例
if (epfd == -1) {perror("epoll_create1");exit(EXIT_FAILURE);
}

2. 注冊監聽 Socket 到 epoll

int listen_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  // 創建監聽 socket
struct sockaddr_in addr = {/* 綁定 IP 和端口 */};
bind(listen_sock, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
listen(listen_sock, SOMAXCONN);  // 開始監聽// 定義 epoll_event 結構體
struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;  // 監控可讀事件，邊緣觸發模式
ev.data.fd = listen_sock;       // 保存 socket FD 到用戶數據// 將監聽 socket 添加到 epoll
if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listen_sock, &ev) == -1) {perror("epoll_ctl: listen_sock");close(epfd);exit(EXIT_FAILURE);
}

3. 事件循環處理新連接

#define MAX_EVENTS 10
struct epoll_event events[MAX_EVENTS];while (1) {int n = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENTS, -1);  // 阻塞等待事件for (int i = 0; i < n; i++) {if (events[i].data.fd == listen_sock) {// 接受新連接int conn_sock = accept(listen_sock, NULL, NULL);if (conn_sock == -1) {perror("accept");continue;}// 將新連接的 socket 添加到 epollstruct epoll_event ev_conn;ev_conn.events = EPOLLIN | EPOLLET;  // 監控可讀事件ev_conn.data.fd = conn_sock;if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_sock, &ev_conn) == -1) {perror("epoll_ctl: conn_sock");close(conn_sock);}} else {// 處理已連接的 socket 數據int conn_fd = events[i].data.fd;char buffer[1024];ssize_t n = read(conn_fd, buffer, sizeof(buffer));if (n > 0) {// 處理數據...} else if (n == 0 || errno == ECONNRESET) {// 對端關閉連接，從 epoll 中刪除epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, conn_fd, NULL);close(conn_fd);}}}
}

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關鍵注意事項

1. 邊緣觸發（ET） vs 水平觸發（LT）：

   • ET 模式：僅在 FD 狀態變化時觸發事件（需一次處理完所有數據，避免饑餓）。
   • LT 模式（默認）：只要滿足條件，持續觸發事件（編程更簡單，但效率可能略低）。

2. 錯誤處理：

   • 檢查 epoll_ctl 返回值，避免遺漏錯誤（如重復添加 FD 或操作已關閉的 FD）。

3. 資源管理：

   • 關閉 FD 前需從 epoll 中刪除（EPOLL_CTL_DEL），否則可能導致未定義行為。

4. 高性能優化：

   • 結合非阻塞 IO 和 ET 模式實現高并發（例如 Nginx、Redis 的做法）。

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總結

epoll_ctl 是 epoll 機制的核心函數，用于動態管理監控的 FD。通過合理使用 EPOLL_CTL_ADD、EPOLL_CTL_MOD 和 EPOLL_CTL_DEL 操作，可以實現高效的事件驅動網絡編程，支撐數萬甚至百萬級的并發連接。