柚子快報(bào)激活碼778899分享：java NIO原理淺析（三）

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epoll

首先認(rèn)識(shí)一下epoll的幾個(gè)基礎(chǔ)函數(shù)

int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

bind(s, ...);

listen(s, ...);

int epfd = epoll_create(...)

epoll_ctl(epfd, ...); //將所有需要監(jiān)聽的socket添加到epfd中

while(1) {

int n = epoll_wait(...);

for(接受到數(shù)據(jù)的socket) {

//處理數(shù)據(jù)

}

}

這段代碼涉及到幾個(gè)與epoll相關(guān)的函數(shù)方法：

epoll_create: 創(chuàng)建一個(gè)文件句柄 epoll_ctl: 向epoll對象添加/修改/刪除要管理的連接 epoll_wait: 等待其管理的連接上的IO事件

1、epoll_create

int epoll_create(int size);

功能描述：用于生成一個(gè)epoll專用的文件描述符

參數(shù)size：因?yàn)閑poll底層使用紅黑樹來保存文件描述符，紅黑樹的查找時(shí)間復(fù)雜度為O(logN),這個(gè)size并沒有必要限制大小。size可以設(shè)置為大于0的任何數(shù)。

返回值：如果成功，返回epoll專用的文件描述符，如果失敗，則返回-1。

2、epoll_ctl

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

epoll中的事件注冊函數(shù)，用于注冊要監(jiān)聽的事件類型

參數(shù)：

epfd: epoll專用的文件描述符，epoll_create()的返回值 op: 表示動(dòng)作，用三個(gè)宏來表示：

EPOLL_CTL_ADD: 注冊新的fd到epfd中 EPOLL_CTL_MOD: 修改已經(jīng)注冊的fd的監(jiān)聽事件 EPOLL_CTL_DEL: 從epfd中刪除一個(gè)fd fd: 需要被監(jiān)聽的文件描述符 event: 告訴內(nèi)核需要監(jiān)聽什么事件 返回值：0表示成功，-1表示失敗

epoll_event結(jié)構(gòu)體如文檔描述：

#include

struct epoll_event {

uint32_t events; /* Epoll events */

epoll_data_t data; /* User data variable */

};

union epoll_data {

void *ptr;

int fd;

uint32_t u32;

uint64_t u64;

};

typedef union epoll_data epoll_data_t;

events可以是以下幾個(gè)宏的集合：

EPOLLIN: 表示對應(yīng)的文件描述符可以讀 EPOLLOUT：表示對應(yīng)的文件描述符可以寫 EPOLLPRI：表示對應(yīng)的文件描述符有緊急的數(shù)據(jù)可以讀 EPOLLERR： 表示對應(yīng)的文件描述符發(fā)生錯(cuò)誤 EPOLLHUP：表示對應(yīng)的文件描述符被掛斷 EPOLLET： 將EPOLL設(shè)為邊緣觸發(fā)模式，不設(shè)置為水平觸發(fā)模式 EPOLLONESHOT: 只監(jiān)聽一次事件，當(dāng)監(jiān)聽完這次事件之后，如果還需要監(jiān)聽這次事件，則需要把socket重新加入到EPOLL中。

3、epoll_wait

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * event,

int maxevents, int timeout);

功能：本函數(shù)用于監(jiān)控事件的發(fā)生，當(dāng)epoll監(jiān)控的事件中存在已經(jīng)發(fā)送的事件，那么就可以將此事件收集起來。

參數(shù)：

epfd：epoll自身產(chǎn)生的文件描述符，調(diào)用epoll_create的返回值 event：事先必須將空間分配好的結(jié)構(gòu)體數(shù)組，epoll將即將發(fā)生的事件賦值到event數(shù)組中。 maxevents：告訴內(nèi)核共有多少個(gè)event數(shù)組的大小 timeout：超時(shí)時(shí)間，單位為毫秒，設(shè)為-1時(shí)，該函數(shù)狀態(tài)為阻塞。 返回值：如果為-1，表示失?。蝗绻麨?，表示已經(jīng)超時(shí)；如果成功，返回需要處理的事件數(shù)目。

epoll整體流程圖如下所示：

我們在之前文章中討論過，select和poll存在三個(gè)缺陷，epoll方式很好的解決了這些問題：

epoll在內(nèi)核中使用紅黑樹這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來保存文件描述符，紅黑樹這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的增刪改的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)，select/poll每次監(jiān)聽套接字，都需要將套接字列表整個(gè)復(fù)制到內(nèi)核態(tài)，而epoll使用epoll_ctl，每次將一個(gè)監(jiān)聽套接字復(fù)制到內(nèi)核態(tài)，這明顯減少了用戶空間到內(nèi)核態(tài)的大量數(shù)據(jù)拷貝和內(nèi)存分配。

epoll使用異步回調(diào)的機(jī)制，內(nèi)核態(tài)維護(hù)一個(gè)就緒隊(duì)列，如果某個(gè)socket已經(jīng)準(zhǔn)備好，那么就會(huì)通過回調(diào)函數(shù)觸發(fā)內(nèi)核將socket事件加入到就緒事件列表。用戶調(diào)用epoll_wait函數(shù)，就會(huì)返回有事件發(fā)生的文件描述符的個(gè)數(shù)。這個(gè)過程中，沒有像select/poll一樣對socket集合進(jìn)行了O(N)時(shí)間復(fù)雜度的輪詢。提高了檢測的效率。

邊緣觸發(fā)和水平觸發(fā)

epoll支持兩種事件觸發(fā)模式：

邊緣觸發(fā)：當(dāng)被監(jiān)控的Socket描述符有可讀事件發(fā)生時(shí)，服務(wù)器端在調(diào)用epoll_wait這個(gè)函數(shù)時(shí)，只會(huì)蘇醒一次，然后從內(nèi)核緩沖區(qū)中讀取所有的數(shù)據(jù) 水平觸發(fā)：當(dāng)被監(jiān)控的Socket描述符有可讀事件發(fā)生時(shí)，服務(wù)器端在調(diào)用epoll_wait這個(gè)函數(shù)時(shí)，會(huì)不斷的蘇醒，直到內(nèi)核中沒有數(shù)據(jù)可讀才停止蘇醒。

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