那谁的技术博客

感兴趣领域:高性能服务器编程,存储,算法,Linux内核
随笔 - 210, 文章 - 0, 评论 - 1183, 引用 - 0
数据加载中……

epoll学习笔记

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:
#include <iostream>
#include 
<sys/socket.h>
#include 
<sys/epoll.h>
#include 
<netinet/in.h>
#include 
<arpa/inet.h>
#include 
<fcntl.h>
#include 
<unistd.h>
#include 
<stdio.h>
#include 
<errno.h>

using namespace std;

#define MAXLINE 
5
#define OPEN_MAX 
100
#define LISTENQ 
20
#define SERV_PORT 
5000
#define INFTIM 
1000

void setnonblocking(
int sock)
{
    
int opts;
    opts
=fcntl(sock,F_GETFL);
    
if(opts<0)
    {
        perror(
"fcntl(sock,GETFL)");
        
exit(1);
    }
    opts 
= opts|O_NONBLOCK;
    
if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0)
    {
        perror(
"fcntl(sock,SETFL,opts)");
        
exit(1);
    }   
}

int main()
{
    
int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,epfd,nfds;
    ssize_t n;
    char line[MAXLINE];
    socklen_t clilen;
    
//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
    struct epoll_event ev,events[
20];
    
//生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符
    epfd
=epoll_create(256);
    struct sockaddr_in clientaddr;
    struct sockaddr_in serveraddr;
    listenfd 
= socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
//把socket设置为非阻塞方式
    
//setnonblocking(listenfd);
    
//设置与要处理的事件相关的文件描述符
    ev.data.fd
=listenfd;
    
//设置要处理的事件类型
    ev.events
=EPOLLIN|EPOLLET;
    
//ev.events=EPOLLIN;
    
//注册epoll事件
    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,
&ev);
    bzero(
&serveraddr, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sin_family 
= AF_INET;
    char 
*local_addr="127.0.0.1";
    inet_aton(local_addr,
&(serveraddr.sin_addr));//htons(SERV_PORT);
    serveraddr.sin_port
=htons(SERV_PORT);
    bind(listenfd,(sockaddr 
*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
    listen(listenfd, LISTENQ);
    maxi 
= 0;
    
for ( ; ; ) {
        
//等待epoll事件的发生
        nfds
=epoll_wait(epfd,events,20,500);
        
//处理所发生的所有事件     
        
for(i=0;i<nfds;++i)
        {
            
if(events[i].data.fd==listenfd)
            {
                connfd 
= accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen);
                
if(connfd<0){
                    perror(
"connfd<0");
                    
exit(1);
                }
                
//setnonblocking(connfd);
                char 
*str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);
                cout 
<< "accapt a connection from " << str << endl;
                
//设置用于读操作的文件描述符
                ev.data.fd
=connfd;
                
//设置用于注测的读操作事件
                ev.events
=EPOLLIN|EPOLLET;
                
//ev.events=EPOLLIN;
                
//注册ev
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,
&ev);
            }
            
else if(events[i].events&EPOLLIN)
            {
                cout 
<< "EPOLLIN" << endl;
                
if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0
                    continue;
                
if ( (n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0) {
                    
if (errno == ECONNRESET) {
                        close(sockfd);
                        events[i].data.fd 
= -1;
                    } 
else
                        std::cout
<<"readline error"<<std::endl;
                } 
else if (n == 0) {
                    close(sockfd);
                    events[i].data.fd 
= -1;
                }
                line[n] 
= '\0';
                cout << "read " << line << endl;
                
//设置用于写操作的文件描述符
                ev.data.fd
=sockfd;
                
//设置用于注测的写操作事件
                ev.events
=EPOLLOUT|EPOLLET;
                
//修改sockfd上要处理的事件为EPOLLOUT
                
//epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
            }
            
else if(events[i].events&EPOLLOUT)
            {   
                sockfd 
= events[i].data.fd;
                write(sockfd, line, n);
                
//设置用于读操作的文件描述符
                ev.data.fd
=sockfd;
                
//设置用于注测的读操作事件
                ev.events
=EPOLLIN|EPOLLET;
                
//修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,
&ev);
            }
        }
    }
    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:
#!/usr/bin/perl

use IO::Socket;

my $host 
= "127.0.0.1";
my $port 
= 5000;

my $socket 
= IO::Socket::INET->new("$host:$port"or die "create socket error $@";
my $msg_out 
= "1234567890";
print $socket $msg_out;
print 
"now send over, go to sleep\n";

while (1)
{
    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.
(友情提示:上面的这个测试客户端,当你关闭它的时候会再次出发IO可读事件给server,此时server就会去读取剩下的5字节数据了,但是这一事件与前面描述的ET性质并不矛盾.)

如果我们把client改为这样:
#!/usr/bin/perl

use IO::Socket;

my $host 
= "127.0.0.1";
my $port 
= 5000;

my $socket 
= IO::Socket::INET->new("$host:$port"or die "create socket error $@";
my $msg_out 
= "1234567890";
print $socket $msg_out;
print 
"now send over, go to sleep\n";
sleep(
5);
print 
"5 second gonesend another line\n";
print $socket $msg_out;

while (1)
{
    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.


posted on 2008-04-29 20:06 那谁 阅读(39685) 评论(28)  编辑 收藏 引用 所属分类: 网络编程服务器设计Linux/Unix

评论

# re: epoll学习笔记[未登录]  回复  更多评论   

而当client休眠5秒之后重新发送数据,server再次监听到了变化,
为什么sleep 5s就能监听到变化?此时缓冲区中不是一直有数据吗?再发送10字节的数据,只是数据多了而已,ET的“状态”发生变化了?
2008-04-29 23:06 | true

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

你可以把这个改进成一个epoll+线程池
这样子单线程效率...............
2008-04-30 08:54 | 关中刀客

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

SERVER 只是最多只是接受5个字符 在MAXLINE = 5 限制了
2008-07-31 15:04 | 白痴

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen);
这一句的最后一个参数错了, 导致每次新的连接的地址输出错误. 其他, 很好!
2008-08-29 12:21 | QQ:147439772

# re: epoll学习笔记[未登录]  回复  更多评论   

@关中刀客
这个只是起演示作用的,谢谢.
2008-10-16 20:41 |

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

listenfd 在accept一个clt后不用mod它的event吗?
2008-10-27 13:05 | coolll

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

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;

----------------
那对于listenfd是不是应该采用LT模式?
2008-10-27 13:27 | sss

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

可以accept 出错为止吗?
2008-10-27 13:29 | sss

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

@true
不是因为sleep 5s后才能监听到变化
而是sleep后又发了一次...
2009-02-12 15:11 | sss

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

在accept中使用clilen之前要对clilen赋初值,否则第一次accept得到的IP地址不对.
2009-04-22 10:26 | xwpcom

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

哥们说的很好,其中的要点,我大致领会了
你的意思是说,是不是倾向于使用LT尽量不使用ET,这样的话就可以避免繁杂的操作,
但是我要是还想使用ET的话,在接收数据的时候我好处理,大不了我一直读数据。知道所有的数据read完成,但是我发送数据的话该如何处理哪》
一次没有发送完成的就一直发送(有一旦必须说明ET只支持非堵塞的socket)
这个该如何实现那????
2009-05-06 11:00 | qq957863054

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

@qq957863054
写的处理跟读应该差不多吧,我想你只要理解了ET模式的要点就可以理解了--ET仅在所关注的事件状态发生变化,也就是从无到有或者从有到无的时候才会有通知,而从多到少或者从少到多不会有通知.
2009-05-06 11:07 | 那谁

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

我想问问,使用epoll维护的socket上如何实现TCP/IP的上行和下行同步的问题,
因为epoll的epoll_wait返回后是这样处理的
if(EPOLLIN)
{
recv(...)
}
else if(EPOLLOUT)
{
send(....)
}
这两个事件是分别报告的,也就是说,同一个socket上只能是recv或者send,不可能实现在同一个socket上同时recv和send
听听你 的高见
2009-05-11 16:08 | qq957863054

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

@qq957863054
实际上同一个socket上是可以既recv又send的,因为这是全双工的服务,只不过这样的情况在逻辑上错误.比如你可以想象两个人对话,一个人一边说话一边听别人说话吗?
2009-05-11 18:36 | 那谁

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

你大的比方非常不恰当,你的例子就否定的了你前面说的实际上是可以的
退一步讲,这个逻辑错误是不是影响了实际的使用
就是说,两个socket建立连接后,在任意一端只能是在接收数据或者在发送数据,而两者不能同时进行,这样不但违背了你说的双工服务,还影响效率
举例来说,假若我俩建立连接后想互相发送5G的文件,作为你或者是我,只能是接收或者发送信息的话,要传送完文件的话,实际上就是单向传递了10G的文件的时间,要是我们实行双工的话,就是传送5G文件时间或者多一点,是不是应该考虑这个问题
还有一个问题就是在开始我注册了EPOLLIN时间后,假若我epoll_wait后有EPOLLIN事件,我处理后,用不用再次将服对应socket的EPOLLIN 事件重新注册一把或者MOD一下
你用epoll吗?萨用的
2009-05-13 11:02 | qq957863054

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

按照代码执行,并不能得到想要的结果,LT和ET模式得到的都是同样的结果为啥呢?
2009-10-12 17:57 | lxjeanse

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

博主的代码能运行成功吗?我用你的代码跑了一下,在ET模式下,仍然会读取后面的67890这是什么原因呢?我改用LT模式结果也是一样的,而且你的第二个客户端程序在睡眠5秒之后根本不会输出"5 second gonesend another line"这句话,麻烦你告诉我怎么回事呢,谢谢了!
2009-10-13 10:06 | lxjeanse

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

@lxjeanse
LZ,你用ET写的server在关闭客户端的时候才收到的后面几个数据吧?那是因为客户端关闭的时候,server也会收到io消息,这时就会去接收剩下的数据了.
2009-10-13 21:04 | 那谁

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

@那谁
不是的,我会收到两次67890
2009-10-13 23:16 | lxjeanse

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

楼主的这段代码是水平模式的,呵呵,边缘模式你还有几句话没补上!!
2009-12-24 09:04 | stronger

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

server为什么设置成非阻塞的?设置成阻塞的对epoll有什么影响?
2010-02-05 10:03 | coder`

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

qq:769155709
写的还可以,学习,做个网友交流。
2010-11-07 18:51 | 769155709

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

说白了就是水平触发和边沿触发,学过数字电子技术的人都很容易理解,就像那个触发器波形。
2010-12-10 16:50 | 加百

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

挺好的文章,不过代码里头好多错误,anyway, 感谢楼主的帖子。更正些东西
1.
socklen_t len = sizeof(struct sockaddr);
connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len);
有时accept就会出现EINVAL的错误,后来查找资料发现,得在accept前将len赋值,即len = sizeof(struct sockaddr),然后再传递&len进去即可。

2. 楼主的代码会受到2次”67890“。
问题在EPOLLIN的处理代码里,注释上/删除下面代码就好了
/* ev.data.fd = sockfd;
ev.events = EPOLLOUT|EPOLLET;
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);*/

2012-02-26 16:31 | Triage

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

还有,初学的人看看这个还成,要是写服务器软件的,就是要7X24跑的,千万别用这些代码,错误处理和epoll的处理都有缺陷。

建议看 https://banu.com/blog/2/how-to-use-epoll-a-complete-example-in-c/

2012-02-26 16:33 | Triage

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

If you're in the corner and have no money to go out from that, you will need to take the <a href="http://goodfinance-blog.com/topics/home-loans">home loans</a>. Just because it should help you unquestionably. I get student loan every single year and feel myself fine because of this.
2012-03-01 07:16 | MarisaSpence

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

受益匪浅
2012-06-04 15:10 | 阿南

# re: epoll学习笔记  回复  更多评论   

有些错误...
https://banu.com/blog/2/how-to-use-epoll-a-complete-example-in-c/
这里写的不错
2013-03-12 14:29 | cnbtmovie

只有注册用户登录后才能发表评论。
【推荐】超50万行VC++源码: 大型组态工控、电力仿真CAD与GIS源码库
网站导航: 博客园   IT新闻   BlogJava   知识库   博问   管理