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epoll学习笔记

落鹤生 发布于 2010-07-06 10:17 点击:次  来自:icebsd.cublog.cn
epoll有两种模式,Edge Triggered(简称ET) 和 Level Triggered(简称LT).在采用这两种模式时要注意的是,如果采用ET模式,那么仅当状态发生变化时才会通知,而采用LT模式类似于原来的 select/poll操作,只要还有没有处理的事件就会一直通知.
TAG: epoll  

epoll有两种模式,Edge Triggered(简称ET) 和 Level Triggered(简称LT).在采用这两种模式时要注意的是,如果采用ET模式,那么仅当状态发生变化时才会通知,而采用LT模式类似于原来的select/poll操作,只要还有没有处理的事件就会一直通知.

以代码来说明问题:
首先给出server的代码,需要说明的是每次accept的连接,加入可读集的时候采用的都是ET模式,而且接收缓冲区是5字节的,也就是每次只接收5字节的数据:

  1. #include <iostream> 
  2. #include <sys/socket.h> 
  3. #include <sys/epoll.h> 
  4. #include <netinet/in.h> 
  5. #include <arpa/inet.h> 
  6. #include <fcntl.h> 
  7. #include <unistd.h> 
  8. #include <stdio.h> 
  9. #include <errno.h> 
  10.  
  11. using namespace std; 
  12.  
  13. #define MAXLINE 5 
  14. #define OPEN_MAX 100 
  15. #define LISTENQ 20 
  16. #define SERV_PORT 5000 
  17. #define INFTIM 1000 
  18.  
  19. void setnonblocking(int sock) 
  20.     int opts; 
  21.     opts=fcntl(sock,F_GETFL); 
  22.     if(opts<0) 
  23.     { 
  24.         perror("fcntl(sock,GETFL)"); 
  25.         exit(1); 
  26.     } 
  27.     opts = opts|O_NONBLOCK; 
  28.     if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0) 
  29.     { 
  30.         perror("fcntl(sock,SETFL,opts)"); 
  31.         exit(1); 
  32.     }   
  33.  
  34. int main() 
  35.     int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds; 
  36.     ssize_t n; 
  37.     char line[MAXLINE]; 
  38.     socklen_t clilen; 
  39.     //声明epoll_event结构体的变量,ev用于注册事件,数组用于回传要处理的事件 
  40.     struct epoll_event ev,events[20]; 
  41.     //生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符 
  42.     epfd=epoll_create(256); 
  43.     struct sockaddr_in clientaddr; 
  44.     struct sockaddr_in serveraddr; 
  45.     listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
  46.     //把socket设置为非阻塞方式 
  47.     //setnonblocking(listenfd); 
  48.     //设置与要处理的事件相关的文件描述符 
  49.     ev.data.fd=listenfd; 
  50.     //设置要处理的事件类型 
  51.     ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; 
  52.     //ev.events=EPOLLIN; 
  53.     //注册epoll事件 
  54.     epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev); 
  55.     bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 
  56.     serveraddr.sin_family = AF_INET; 
  57.     char *local_addr="127.0.0.1"
  58.     inet_aton(local_addr,&(serveraddr.sin_addr));//htons(SERV_PORT); 
  59.     serveraddr.sin_port=htons(SERV_PORT); 
  60.     bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 
  61.     listen(listenfd, LISTENQ); 
  62.     maxi = 0; 
  63.     for ( ; ; ) { 
  64.         //等待epoll事件的发生 
  65.         nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500); 
  66.         //处理所发生的所有事件     
  67.         for(i=0;i<nfds;++i) 
  68.         { 
  69.             if(events[i].data.fd==listenfd) 
  70.             { 
  71.                 connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); 
  72.                 if(connfd<0){ 
  73.                     perror("connfd<0"); 
  74.                     exit(1); 
  75.                 } 
  76.                 //setnonblocking(connfd); 
  77.                 char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr); 
  78.                 cout << "accapt a connection from " << str << endl; 
  79.                 //设置用于读操作的文件描述符 
  80.                 ev.data.fd=connfd; 
  81.                 //设置用于注测的读操作事件 
  82.                 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; 
  83.                 //ev.events=EPOLLIN; 
  84.                 //注册ev 
  85.                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); 
  86.             } 
  87.             else if(events[i].events&EPOLLIN) 
  88.             { 
  89.                 cout << "EPOLLIN" << endl; 
  90.                 if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0) 
  91.                     continue
  92.                 if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) { 
  93.                     if (errno == ECONNRESET) { 
  94.                         close(sockfd); 
  95.                         events[i].data.fd = -1; 
  96.                     } else 
  97.                         std::cout<<"readline error"<<std::endl; 
  98.                 } else if (n == 0) { 
  99.                     close(sockfd); 
  100.                     events[i].data.fd = -1; 
  101.                 } 
  102.                 line[n] = '\0'
  103.                 cout << "read " << line << endl; 
  104.                 //设置用于写操作的文件描述符 
  105.                 ev.data.fd=sockfd; 
  106.                 //设置用于注测的写操作事件 
  107.                 ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET; 
  108.                 //修改sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT 
  109.                 //epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); 
  110.             } 
  111.             else if(events[i].events&EPOLLOUT) 
  112.             {   
  113.                 sockfd = events[i].data.fd; 
  114.                 write(sockfd, line, n); 
  115.                 //设置用于读操作的文件描述符 
  116.                 ev.data.fd=sockfd; 
  117.                 //设置用于注测的读操作事件 
  118.                 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; 
  119.                 //修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN 
  120.                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); 
  121.             } 
  122.         } 
  123.     } 
  124.     return 0; 

下面给出测试所用的Perl写的client端,在client中发送10字节的数据,同时让client在发送完数据之后进入死循环, 也就是在发送完之后连接的状态不发生改变--既不再发送数据, 也不关闭连接,这样才能观察出server的状态:

  1. #!/usr/bin/perl 
  2.  
  3. use IO::Socket; 
  4.  
  5. my $host = "127.0.0.1"
  6. my $port = 5000; 
  7.  
  8. my $socket = IO::Socket::INET->new("$host:$port")
  9.  or die "create socket error $@"
  10. my $msg_out = "1234567890"
  11. print $socket $msg_out
  12. print "now send over, go to sleep\n"
  13.  
  14. while (1) 
  15.     sleep(1); 



运行server和client发现,server仅仅读取了5字节的数据,而client其实发送了10字节的数据,也就是说,server仅当第一次监听到了EPOLLIN事件,由于没有读取完数据,而且采用的是ET模式,状态在此之后不发生变化,因此server再也接收不到EPOLLIN事件了.

如果我们把client改为这样:

  1. #!/usr/bin/perl 
  2.  
  3. use IO::Socket; 
  4.  
  5. my $host = "127.0.0.1"
  6. my $port = 5000; 
  7.  
  8. my $socket = IO::Socket::INET->new("$host:$port")
  9.  or die "create socket error $@"
  10. my $msg_out = "1234567890"
  11. print $socket $msg_out
  12. print "now send over, go to sleep\n"
  13. sleep(5); 
  14. print "5 second gonesend another line\n"
  15. print $socket $msg_out
  16.  
  17. while (1) 
  18.     sleep(1); 

可以发现,在server接收完5字节的数据之后一直监听不到client的事件,而当client休眠5秒之后重新发送数据,server再次监听到了变化,只不过因为只是读取了5个字节,仍然有10个字节的数据(client第二次发送的数据)没有接收完.

如果上面的实验中,对accept的socket都采用的是LT模式,那么只要还有数据留在buffer中,server就会继续得到通知,读者可以自行改动代码进行实验.

基于这两个实验,可以得出这样的结论:ET模式仅当状态发生变化的时候才获得通知,这里所谓的状态的变化并不包括缓冲区中还有未处理的数据,也就是说,如果要采用ET模式,需要一直read/write直到出错为止,很多人反映为什么采用ET模式只接收了一部分数据就再也得不到通知了,大多因为这样;而LT模式是只要有数据没有处理就会一直通知下去的.

补充说明一下这里一直强调的"状态变化"是什么:

1)对于监听可读事件时,如果是socket是监听socket,那么当有新的主动连接到来为状态发生变化;对一般的socket而言,协议栈中相应的缓冲区有新的数据为状态发生变化.但是,如果在一个时间同时接收了N个连接(N>1),但是监听socket只accept了一个连接,那么其它未 accept的连接将不会在ET模式下给监听socket发出通知,此时状态不发生变化;对于一般的socket,就如例子中而言,如果对应的缓冲区本身已经有了N字节的数据,而只取出了小于N字节的数据,那么残存的数据不会造成状态发生变化.

2)对于监听可写事件时,同理可推,不再详述.

而不论是监听可读还是可写,对方关闭socket连接都将造成状态发生变化,比如在例子中,如果强行中断client脚本,也就是主动中断了socket连接,那么都将造成server端发生状态的变化,从而server得到通知,将已经在本方缓冲区中的数据读出.

把前面的描述可以总结如下:仅当对方的动作(发出数据,关闭连接等)造成的事件才能导致状态发生变化,而本方协议栈中已经处理的事件(包括接收了对方的数据,接收了对方的主动连接请求)并不是造成状态发生变化的必要条件,状态变化一定是对方造成的.所以在ET模式下的,必须一直处理到出错或者完全处理完毕,才能进行下一个动作,否则可能会发生错误.

另外,从这个例子中,也可以阐述一些基本的网络编程概念.首先,连接的两端中,一端发送成功并不代表着对方上层应用程序接收成功, 就拿上面的client测试程序来说,10字节的数据已经发送成功,但是上层的server并没有调用read读取数据,因此发送成功仅仅说明了数据被对方的协议栈接收存放在了相应的buffer中,而上层的应用程序是否接收了这部分数据不得而知;同样的,读取数据时也只代表着本方协议栈的对应buffer中有数据可读,而此时时候在对端是否在发送数据也不得而知.
 

(icebsd)
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