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linux的epoll模型详解
2011-12-14 12:52:18 】 浏览:2589
Tags:linux epoll 模型 详解

1. Epoll是何方神圣?

Epoll可是当前在Linux下开发大规模并发网络程序的热门人选,Epoll Linux2.6内核中正式引入,和select相似,其实都I/O多路复用技术而已,并没有什么神秘的。

其实在Linux下设计并发网络程序,向来不缺少方法,比如典型的Apache模型(Process Per Connection,简称PPC),TPCThread PerConnection)模型,以及select模型和poll模型,那为何还要再引入Epoll这个东东呢?那还是有得说说的

2. 常用模型的缺点

如果不摆出来其他模型的缺点,怎么能对比出Epoll的优点呢。

2.1 PPC/TPC模型

这两种模型思想类似,就是让每一个到来的连接一边自己做事去,别再来烦我。只是PPC是为它开了一个进程,而TPC开了一个线程。可是别烦我是有代价的,它要时间和空间啊,连接多了之后,那么多的进程/线程切换,这开销就上来了;因此这类模型能接受的最大连接数都不会高,一般在几百个左右。

2.2 select模型

1. 最大并发数限制,因为一个进程所打开的FD(文件描述符)是有限制的,由FD_SETSIZE设置,默认值是1024/2048,因此Select模型的最大并发数就被相应限制了。自己改改这个FD_SETSIZE?想法虽好,可是先看看下面吧

2. 效率问题,select每次调用都会线性扫描全部的FD集合,这样效率就会呈现线性下降,把FD_SETSIZE改大的后果就是,大家都慢慢来,什么?都超时了??!!

3. 内核/用户空间内存拷贝问题,如何让内核把FD消息通知给用户空间呢?在这个问题上select采取了内存拷贝方法。

2.3 poll模型

基本上效率和select是相同的,select缺点的23它都没有改掉。

3. Epoll的提升

把其他模型逐个批判了一下,再来看看Epoll的改进之处吧,其实把select的缺点反过来那就是Epoll的优点了。

3.1. Epoll没有最大并发连接的限制,上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048, 一般来说这个数目和系统内存关系很大,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。

3.2. 效率提升,Epoll最大的优点就在于它只管你“活跃”的连接,而跟连接总数无关,因此在实际的网络环境中,Epoll的效率就会远远高于selectpoll

3.3. 内存拷贝,Epoll在这点上使用了“共享内存”,这个内存拷贝也省略了。

 

 

4. Epoll为什么高效

Epoll的高效和其数据结构的设计是密不可分的,这个下面就会提到。

首先回忆一下select模型,当有I/O事件到来时,select通知应用程序有事件到了快去处理,而应用程序必须轮询所有的FD集合,测试每个FD是否有事件发生,并处理事件;代码像下面这样:


int res = select(maxfd+1, &readfds, NULL, NULL, 120);

if(res > 0)

{

    for(int i = 0; i < MAX_CONNECTION; i++)

    {

        if(FD_ISSET(allConnection[i],&readfds))

        {

            handleEvent(allConnection[i]);

        }

    }

}

// if(res == 0) handle timeout, res < 0 handle error

 

Epoll不仅会告诉应用程序有I/0事件到来,还会告诉应用程序相关的信息,这些信息是应用程序填充的,因此根据这些信息应用程序就能直接定位到事件,而不必遍历整个FD集合。

intres = epoll_wait(epfd, events, 20, 120);

for(int i = 0; i < res;i++)

{

    handleEvent(events[n]);

}

5. Epoll关键数据结构

前面提到Epoll速度快和其数据结构密不可分,其关键数据结构就是:

structepoll_event {

    __uint32_t events;      // Epoll events

    epoll_data_t data;      // User datavariable

};

typedefunion epoll_data {

    void *ptr;

   int fd;

    __uint32_t u32;

    __uint64_t u64;

} epoll_data_t;

可见epoll_data是一个union结构体,借助于它应用程序可以保存很多类型的信息:fd、指针等等。有了它,应用程序就可以直接定位目标了。

6. 使用Epoll

既然Epoll相比select这么好,那么用起来如何呢?会不会很繁琐啊先看看下面的三个函数吧,就知道Epoll的易用了。

 

intepoll_create(int size);

生成一个Epoll专用的文件描述符,其实是申请一个内核空间,用来存放你想关注的socket fd上是否发生以及发生了什么事件。size就是你在这个Epoll fd上能关注的最大socket fd数,大小自定,只要内存足够。

intepoll_ctl(int epfd, intop, int fd, structepoll_event *event);

控制某个Epoll文件描述符上的事件:注册、修改、删除。其中参数epfdepoll_create()创建Epoll专用的文件描述符。相对于select模型中的FD_SETFD_CLR宏。

intepoll_wait(int epfd,structepoll_event * events,int maxevents,int timeout);

等待I/O事件的发生;参数说明:

epfd:epoll_create() 生成的Epoll专用的文件描述符;

epoll_event:用于回传代处理事件的数组;

maxevents:每次能处理的事件数;

timeout:等待I/O事件发生的超时值;

返回发生事件数。

相对于select模型中的select函数。


 

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