epoll - 基本使用和细节

¶1.1 epoll 默认设置

• epoll 默认处于水平触发

¶1.2 epoll Events

参考 epoll.h ^[1]

事件	简介	补充
EPOLLIN	文件描述符可读。	当有数据可读时触发该事件。
EPOLLPRI	有紧急数据可读。	用于处理带外数据（out-of-band data）或优先级数据。
EPOLLOUT	文件描述符可写。	当可以写入数据时触发该事件。
EPOLLRDNORM	有普通数据可读。	类似于 EPOLLIN，用于读取操作。
EPOLLRDBAND	有带外数据可读。	类似于 EPOLLPRI，用于处理带外数据。
EPOLLWRNORM	可写入普通数据。	类似于 EPOLLOUT，用于写入操作。
EPOLLWRBAND	可写入带外数据。	通常情况下不使用此事件。
EPOLLMSG	有消息数据可读。	通常情况下不使用此事件。
EPOLLERR	文件描述符发生错误。	当文件描述符发生错误时触发该事件。
EPOLLHUP	文件描述符挂起。	当文件描述符的连接关闭时触发该事件。
EPOLLRDHUP	文件描述符被远程关闭连接或半关闭连接。	在较新的内核版本中使用，旧版本使用 EPOLLHUP 来表示。
EPOLLEXCLUSIVE	独占模式。	用于实现边缘触发（Edge Triggered）。
EPOLLWAKEUP	唤醒等待的线程。	用于唤醒被 epoll_wait 阻塞的线程。
EPOLLONESHOT	单次事件监听。	事件触发后需要重新添加到 epoll 集合中。
EPOLLET	边缘触发模式。	边缘触发模式仅在文件描述符状态变化时通知一次，与水平触发模式不同。

warning

EPOLLEXCLUSIVE: 可以用于缓解多进程共享的 socket 惊群问题。但是同一进程两次 epoll_wait 之间，如果有新的连接到来并被其他进程处理，当前进程仍旧会被唤醒。^[2]

¶1.3 epoll 相关函数

epoll 在 kernel-6.4.1 中有 6 个函数，如下所示

extern int epoll_create (int __size) __THROW;
extern int epoll_create1 () // 相比 epoll_create，增加了flags参数
extern int epoll_ctl (int __epfd, int __op, int __fd,
                struct epoll_event *__event) __THROW;
extern int epoll_wait (int __epfd, struct epoll_event *__events,
                 int __maxevents, int __timeout)
extern int epoll_pwait () // 可以设置阻塞过程中忽略的信号，防止被打断
extern int epoll_pwait2 () // 相比 epoll_wait 增加了超时控制

¶1.3.1 基本操作

¶1.3.1.1 创建一个 epoll 实例:

// #include <sys/epoll.h>

int epollfd = epoll_create1(0);
if (epollfd == -1) { // 返回 -1 代表失败, 这里必须检查
    perror("epoll_create1");
    return EXIT_FAILURE;
}

¶1.3.1.2 epoll_ctl 使用

// #include <sys/socket.h>
// #include <sys/types.h>

#define DEFAULT_PORT 8080
#define MAX_EVENTS 10

int ret = 0;
// ========= 创建 servfd =========
int servfd = socket(AF_INET /* IPv4 */, SOCK_STREAM, 0);
if (servfd == -1) {
    // check error msg by errno
    perror("socket error");
    return -1
}

struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);

ret = bind(servfd, (struct sockaddr*) &servaddr, sizeof(servaddr));
if (ret == -1) {
    // check error msg by errno
    perror("bind error");
    return -1;
}

/**
 * Linux2.2之前， 1024 是未完成链接队列最大长度，
 * Linux2.2之后，表示完成连接等待应用处理的队列长度，如果需要制定等待连接的队列长度，请使用 tcp_max_syn_backlog (man 7 tcp 可以查看细节)
 */
ret = listen(servfd, 1024); 
if (ret == -1) {
    // check error msg by errno
    perror("listen error");
    return -1
}
// ========= 创建 servfd 结束 =========
/**
 * struct epoll_event
 * {
 *   uint32_t events;         // Epoll events
 *   epoll_data_t data;     // User data variable
 * } __EPOLL_PACKED;
 **/
struct epoll_event ev;
struct epoll_event events[MAX_EVENTS];

ev.event = EPOLLIN; // set read event
ev.data.fd = servfd;

for (;;) {
    int nready = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENTS, -1);
    if (nready == -1) {
        perror("epoll_wait error");
        return -1;
    }
    
    for (int i = 0; i < nready; i++) {
        if (events[i].data.fd == servfd) {
            int connfd = accept(servfd, (struct sockaddr*) &cliaddr, &addrlen);
            if (connfd == -1) {
                    perror("accept error");
                return -1;
            }
            
            setnonblocking(connfd);
            // 设置 读事件监听、ET模式
            ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
            ev.data.fd = connfd;
            // 这里添加客户端的 fd 到epoll中
            if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &ev) == -1) {
                perror("epoll_ctl: EPOLL_CTL_ADD error");
                return -1;
            }
        } else {
            // pass
            // 这里处理客户端sock的事件
        }
    }
}

¶1.4 常见问题

挖坑

惊群效应、C10K、连接丢失

¶1.5 引用

---

1. 1.epoll.h ↩
2. 2. 探索惊群 ⑤ - nginx - NGX_EXCLUSIVE_EVENT ↩
3. 3.epoll(7) - Linux manual page ↩

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