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epoll模型實例（轉載）

epoll學習筆記

epoll有兩種模式,Edge Triggered(簡稱ET) 和 Level Triggered(簡稱LT).在采用這兩種模式時要注意的是,如果采用ET模式,那么僅當狀態發生變化時才會通知,而采用LT模式類似于原來的 select/poll操作,只要還有沒有處理的事件就會一直通知.

以代碼來說明問題:
首先給出server的代碼,需要說明的是每次accept的連接,加入可讀集的時候采用的都是ET模式,而且接收緩沖區是5字節的,也就是每次只接收5字節的數據:

#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;
     // 聲明epoll_event結構體的變量,ev用于注冊事件,數組用于回傳要處理的事件
    struct epoll_event ev,events[ 20 ];
     // 生成用于處理accept的epoll專用的文件描述符
    epfd = epoll_create( 256 );
    struct sockaddr_in clientaddr;
    struct sockaddr_in serveraddr;
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
     // 把socket設置為非阻塞方式
     // setnonblocking(listenfd);
     // 設置與要處理的事件相關的文件描述符
    ev.data.fd = listenfd;
     // 設置要處理的事件類型
    ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
     // ev.events = EPOLLIN;
     // 注冊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事件的發生
        nfds = epoll_wait(epfd,events, 20 , 500 );
         // 處理所發生的所有事件
         for (i = 0 ;i < nfds; ++ i)
        {
             if (events[i].data.fd == listenfd)
            {

                clilen=sizeof(struct sockaddr);
                connfd = accept(listenfd,(struct 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;
                 // 設置用于讀操作的文件描述符
                ev.data.fd = connfd;
                 // 設置用于注測的讀操作事件
                ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
                 // ev.events = EPOLLIN;
                 // 注冊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;
                 // 設置用于寫操作的文件描述符
                ev.data.fd = sockfd;
                 // 設置用于注測的寫操作事件
                ev.events = EPOLLOUT|EPOLLET;
                 // 修改sockfd上要處理的事件為EPOLLOUT
                 // epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd, & ev);
            }
             else if (events[i].events & EPOLLOUT)
            {
                sockfd = events[i].data.fd;
                write(sockfd, line, n);
                 // 設置用于讀操作的文件描述符
                ev.data.fd = sockfd;
                 // 設置用于注測的讀操作事件
                ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
                 // 修改sockfd上要處理的事件為EPOLIN
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd, & ev);
            }
        }
    }
    return 0 ;
}

下面給出測試所用的Perl寫的client端,在client中發送10字節的數據,同時讓client在發送完數據之后進入死循環, 也就是在發送完之后連接的狀態不發生改變--既不再發送數據, 也不關閉連接,這樣才能觀察出server的狀態:

#! / 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 );
}

運行server和client發現,server僅僅讀取了5字節的數據,而client其實發送了10字節的數據,也就是說,server僅當第一次監聽到了EPOLLIN事件,由于沒有讀取完數據,而且采用的是ET模式,狀態在此之后不發生變化,因此server再也接收不到EPOLLIN事件了.
(友情提示:上面的這個測試客戶端,當你關閉它的時候會再次出發IO可讀事件給server,此時server就會去讀取剩下的5字節數據了,但是這一事件與前面描述的ET性質并不矛盾.)

如果我們把client改為這樣:

\n " ;
sleep( 5 );
print " 5 second gone

send another line\n " ;
print $socket $msg_out;

while ( 1 )
{
sleep( 1 );
}

可以發現,在server接收完5字節的數據之后一直監聽不到client的事件,而當client休眠5秒之后重新發送數據,server再次監聽到了變化,只不過因為只是讀取了5個字節,仍然有10個字節的數據(client第二次發送的數據)沒有接收完.

如果上面的實驗中,對accept的socket都采用的是LT模式,那么只要還有數據留在buffer中,server就會繼續得到通知,讀者可以自行改動代碼進行實驗.

基于這兩個實驗,可以得出這樣的結論:ET模式僅當狀態發生變化的時候才獲得通知,這里所謂的狀態的變化并不包括緩沖區中還有未處理的數據,也就是說,如果要采用ET模式,需要一直read/write直到出錯為止,很多人反映為什么采用ET模式只接收了一部分數據就再也得不到通知了,大多因為這樣;而LT 模式是只要有數據沒有處理就會一直通知下去的.

補充說明一下這里一直強調的"狀態變化"是什么:

1)對于監聽可讀事件時,如果是socket是監聽socket,那么當有新的主動連接到來為狀態發生變化;對一般的socket而言,協議棧中相應的緩沖區有新的數據為狀態發生變化.但是,如果在一個時間同時接收了N個連接(N>1),但是監聽socket只accept了一個連接,那么其它未 accept的連接將不會在ET模式下給監聽socket發出通知,此時狀態不發生變化;對于一般的socket,就如例子中而言,如果對應的緩沖區本身已經有了N字節的數據,而只取出了小于N字節的數據,那么殘存的數據不會造成狀態發生變化.

2)對于監聽可寫事件時,同理可推,不再詳述.

而不論是監聽可讀還是可寫,對方關閉socket連接都將造成狀態發生變化,比如在例子中,如果強行中斷client腳本,也就是主動中斷了socket連接,那么都將造成server端發生狀態的變化,從而server得到通知,將已經在本方緩沖區中的數據讀出.

把前面的描述可以總結如下:僅當對方的動作(發出數據,關閉連接等)造成的事件才能導致狀態發生變化,而本方協議棧中已經處理的事件(包括接收了對方的數據,接收了對方的主動連接請求)并不是造成狀態發生變化的必要條件,狀態變化一定是對方造成的.所以在ET模式下的,必須一直處理到出錯或者完全處理完畢,才能進行下一個動作,否則可能會發生錯誤.

另外,從這個例子中,也可以闡述一些基本的網絡編程概念.首先,連接的兩端中,一端發送成功并不代表著對方上層應用程序接收成功, 就拿上面的client測試程序來說,10字節的數據已經發送成功,但是上層的server并沒有調用read讀取數據,因此發送成功僅僅說明了數據被對方的協議棧接收存放在了相應的buffer中,而上層的應用程序是否接收了這部分數據不得而知;同樣的,讀取數據時也只代表著本方協議棧的對應 buffer中有數據可讀,而此時時候在對端是否在發送數據也不得而知.

posted on 2011-03-02 12:22 周強閱讀(616) 評論(0) 編輯收藏引用所屬分類: 網絡編程

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