epoll机制

预备知识

文件描述符file descriptor

文件描述符是Linux系统中对文件、套接字等I/O资源的抽象，每个打开的文件或套接字都有一个唯一的文件描述符。应用程序可以使用文件描述符来读写文件或进行网络通信。

epoll允许程序监控多个文件描述符，以便在这些描述符中的任何一个上发生I/O事件时进行处理。在epoll中，文件描述符通常被标记为“可读”、“可写”或“就绪”状态

就绪=可读 并且 可写。这种状态通常在使用epoll的边缘触发模式时使用，它只会通知程序发生了状态改变的文件描述符，而不是所有可读或可写的文件描述符。

套接字socket

定义：套接字通常指的是网络套接字，它包括一个IP地址和一个端口号，用于标识网络上的一台计算机上的一个进程。可以用于在不同进程之间传输数据，无论这些进程在同一台计算机上还是在不同的计算机上

方法：在套接字通信中，一个进程可以创建一个套接字，并将其绑定到一个IP地址和端口号上。然后它可以通过这个套接字向另一个套接字发送数据，或者从另一个套接字接收数据。

例：Web浏览器使用套接字向Web服务器请求网页，邮件客户端使用套接字向邮件服务器发送和接收电子邮件。

分类：阻塞与非阻塞socket

• 阻塞： 当试图对该文件描述符进行读写时，如果当时没有数据可读，或者暂时不可写，程序就进入等待状态，直到有东西可读或者可写为止。
• 非阻塞： 如果没有数据可读，或者不可写，读写函数马上返回，而不会等待。

epoll机制

(21条消息) 多路复用机制_坠金的博客-CSDN博客

epoll

epoll工作模式：

• 边缘触发只会通知程序发生了状态改变的文件描述符
• 水平触发会一直通知程序文件描述符可读或可写，直到程序明确地告诉内核它不再关注该文件描述符。

区别：

• 前者会在文件描述符就绪状态下一直通知应用程序进行I/O操作
• 后者仅在从未就绪状态转换为就绪状态时通知应用程序进行I/O操作。

应用：

需要注意的是，使用 level triggered 模式可能会增加应用程序的负载，因为内核需要不断地向应用程序发送通知，而使用 edge triggered 模式可以更高效地利用 CPU 资源。因此，在一般情况下，推荐使用 edge triggered 模式，因为它能更高效地处理事件。

然而，在以下几种情况下，使用 level triggered 可能更为合适：

• 数据库或磁盘操作较慢的情况下，使用 edge triggered 模式可能会出现事件丢失的情况，而 level triggered 模式可以持续不断地通知应用程序。
• 在应用程序中使用了多个线程或进程，并且每个线程或进程都需要处理同一个文件描述符的情况下，使用 level triggered 模式会更方便管理。
• 在使用 epoll 时，如果你不确定应该使用哪种模式，可以先使用 level triggered 模式进行测试，以确保应用程序正确处理了所有的事件。

epoll实例

epoll实例可以看作是一个事件集合，它包含多个事件。每个事件描述了一个文件描述符上的一种特定事件类型（例如，可读、可写、出错等等），以及当该事件发生时应该采取的操作。应用程序可以使用epoll实例来等待这些事件的发生，并且在它们发生时进行处理。

epoll句柄

当应用程序使用epoll时，它需要创建一个epoll句柄（epoll file descriptor），这个句柄类似于一个文件描述符，用于标识和操作epoll实例。

epoll事件注册函数

epoll提供了三个事件注册函数：epoll_create()、epoll_ctl()和epoll_wait()。

epoll_create()

创建一个epoll实例，返回一个文件描述符。

int epoll_create(int size)

其中size参数指定epoll实例支持的文件描述符数量

epoll_ctl()

将一个文件描述符添加到epoll实例的事件集合中，或者从事件集合中删除一个文件描述符。

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)

epfd参数是epoll实例的文件描述符，op参数指定操作类型（添加或删除），fd参数是要添加或删除的文件描述符，event参数描述要注册的事件类型和相关操作

epoll_wait()

等待文件描述符上的事件发生，返回所有发生事件的文件描述符。

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)

与其他I/O多路复用技术相比，epoll机制具有更高的效率和更好的扩展性。因为epoll_wait()函数仅会返回就绪的文件描述符，而不会返回所有的文件描述符，从而减少了内核态和用户态之间的数据复制。而且，epoll机制允许应用程序一次性监视大量的文件描述符，因此可以有效地支持高并发的网络应用。

服务端使用epoll步骤

1. 调用epoll_create函数在Linux内核中创建一个事件表；
2. 然后将文件描述符（监听套接字listener）添加到所创建的事件表中；
3. 在主循环中，调用epoll_wait等待返回就绪的文件描述符集合；
4. 分别处理就绪的事件集合，本项目中一共有两类事件：新用户连接事件和用户发来消息事件（epoll还有很多其他事件，本项目为简洁明了，不介绍）。