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linux的epoll模型詳解
2011-12-14 12:52:18 】 瀏覽:3239
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1. Epoll是何方神圣?

Epoll可是當前在Linux下開發大規模并發網絡程序的熱門人選,Epoll Linux2.6內核中正式引入,和select相似优乐棋牌app下载,其實都I/O多路復用技術而已,并沒有什么神秘的。

其實在Linux下設計并發網絡程序,向來不缺少方法,比如典型的Apache模型(Process Per Connection,簡稱PPC),TPCThread PerConnection)模型,以及select模型和poll模型,那為何還要再引入Epoll這個東東呢?那還是有得說說的

2. 常用模型的缺點

如果不擺出來其他模型的缺點,怎么能對比出Epoll的優點呢。

2.1 PPC/TPC模型

這兩種模型思想類似,就是讓每一個到來的連接一邊自己做事去,別再來煩我。只是PPC是為它開了一個進程,而TPC開了一個線程。可是別煩我是有代價的,它要時間和空間啊,連接多了之后,那么多的進程/線程切換,這開銷就上來了;因此這類模型能接受的最大連接數都不會高,一般在幾百個左右。

2.2 select模型

1. 最大并發數限制,因為一個進程所打開的FD(文件描述符)是有限制的,由FD_SETSIZE設置,默認值是1024/2048,因此Select模型的最大并發數就被相應限制了。自己改改這個FD_SETSIZE?想法雖好,可是先看看下面吧

2. 效率問題,select每次調用都會線性掃描全部的FD集合,這樣效率就會呈現線性下降,把FD_SETSIZE改大的后果就是,大家都慢慢來,什么?都超時了??!!

3. 內核/用戶空間內存拷貝問題,如何讓內核把FD消息通知給用戶空間呢?在這個問題上select采取了內存拷貝方法。

2.3 poll模型

基本上效率和select是相同的,select缺點的23它都沒有改掉。

3. Epoll的提升

把其他模型逐個批判了一下,再來看看Epoll的改進之處吧,其實把select的缺點反過來那就是Epoll的優點了。

3.1. Epoll沒有最大并發連接的限制,上限是最大可以打開文件的數目,這個數字一般遠大于2048, 一般來說這個數目和系統內存關系很大,具體數目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。

3.2. 效率提升,Epoll最大的優點就在于它只管你“活躍”的連接,而跟連接總數無關,因此在實際的網絡環境中,Epoll的效率就會遠遠高于selectpoll

3.3. 內存拷貝,Epoll在這點上使用了“共享內存”,這個內存拷貝也省略了。

 

 

4. Epoll為什么高效

Epoll的高效和其數據結構的設計是密不可分的,這個下面就會提到。

首先回憶一下select模型,當有I/O事件到來時优乐棋牌app下载select通知應用程序有事件到了快去處理,而應用程序必須輪詢所有的FD集合,測試每個FD是否有事件發生,并處理事件;代碼像下面這樣:


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不僅會告訴應用程序有I/0事件到來,還會告訴應用程序相關的信息,這些信息是應用程序填充的,因此根據這些信息應用程序就能直接定位到事件,而不必遍歷整個FD集合。

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

for(int i = 0; i < res;i++)

{

    handleEvent(events[n]);

}

5. Epoll關鍵數據結構

前面提到Epoll速度快和其數據結構密不可分,其關鍵數據結構就是:

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;

可見epoll_data是一個union結構體,借助于它應用程序可以保存很多類型的信息:fd、指針等等。有了它,應用程序就可以直接定位目標了。

6. 使用Epoll

既然Epoll相比select這么好,那么用起來如何呢?會不會很繁瑣啊先看看下面的三個函數吧,就知道Epoll的易用了。

 

intepoll_create(int size);

生成一個Epoll專用的文件描述符,其實是申請一個內核空間,用來存放你想關注的socket fd上是否發生以及發生了什么事件。size就是你在這個Epoll fd上能關注的最大socket fd數,大小自定优乐棋牌app下载,只要內存足夠。

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

控制某個Epoll文件描述符上的事件:注冊、修改、刪除。其中參數epfdepoll_create()創建Epoll專用的文件描述符。相對于select模型中的FD_SETFD_CLR宏。

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

等待I/O事件的發生;參數說明:

epfd:epoll_create() 生成的Epoll專用的文件描述符;

epoll_event:用于回傳代處理事件的數組;

maxevents:每次能處理的事件數;

timeout:等待I/O事件發生的超時值;

返回發生事件數。

相對于select模型中的select函數。


 

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