IO多路復用--epoll

 epoll就是為了 處理大批量句柄而改進的poll，相比與select,poll最大的好處在于它不會隨著堅挺fd的數目增長而效率降低。因為在內核中的select是采用輪詢來處理的，輪詢fd的數目越多，自然耗時越多，并且slelct的監聽數目有限（雖然可以通過頭文件來改變，但并不治本）

一.epoll的相關系統調用  

epoll只有三個簡單地接口 分別為epoll_creat,epoll_ctl,epoll_wait

（1）int epoll_creat(int size)

   創建一個epoll句柄，當創建好一個epoll句柄后，它就會占一個 fd值，所以在使用完以后要調用close()函數關閉，否則fd可能被耗盡

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

    epoll的事件注冊函數，它不同于 select函數在監聽事件的時候告訴內核要監聽什么類型的事件，而是 在 這里先注冊要監聽的事件類型

 第一個參數是epoll_creat的返回值

 第二個參數表示動作，用三個宏來表示 

 EPOLL_CTL_ADD:注冊新的fd到epfd中

EPOLL_CTL_MOD;修改已經注冊到的fd的監聽事件

EPOLL_CTL_DEL:從epfd中刪除一個fd

第三個參數 是 要監聽 的fd

第四個參數 告訴內核 需要監聽什么 事件

event可以是以下幾個 宏的集合

EPOLLIN:表示 對應的文件描述符可以讀（包括對socket正常關閉）

EPOLLOUT:表示 對應的文件描述符可以寫

EPOLLPRI:表示對應的文件描述符有緊急的數據可讀

EPOLLERR:對應的文件描述符發生錯誤

EPOLLET:將EPOLL設置為 邊沿除法模式 ，這是相對于水平觸發而言

EPOLLONESET:只監聽一次事件，如果之后還需要監聽的話，需要再次把這個socket鍵入到EPOLL隊列里

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

      收集epoll監控的事件中已經發生的事件參數event是分配好的epoll_event結構體數組。epoll把發生的事件賦值到events數組中 （events不可以是空指針，內核只負責把數據復制到數組中，但不會幫用戶開辟內存），maxevents告訴這個內核有多大這個maxevents的值不能大于創建的epoll_ctreat()時的size,闡述timeout是超時事件（毫秒 ，0立即返回，-1將不確定，也就是永久阻塞）如果函數調用成功，返回對應已準備好的文件描述符數目，如果返回0表示超時

二. epoll工作原理

epoll只告訴那些就緒的文件描述符，而且當你調用epoll_wait()獲得就緒文件描述符的時候，返回的不是實際的文件描述符，而是一個代表就緒描述符數量值，你只是需要去epoll指定的一個數組 中一次獲得相應數量的文件描述符即可。

  另一個本質的改進在于epoll采用基于 事件的就緒通知方式，在select/poll中進程只有在調用一定的方法之后，內核才對所有監視的文件描述符進行掃描，而epoll先通過采用epoll_ctl()來注冊一個文件描述符，當進程調用epoll_wait（）時便得到通知。

三. epoll的工作方式-水平觸發（LT）-邊沿觸發(ET)

LT(level triggered)是epoll缺省的工作方式，并且同時支持block和no-block socket.在這種做法中，內核告訴你一個文件描述符是否就緒了，然后你可以對這個就緒的fd進行IO操作。如果你不作任何操作，內核還是會繼續通知你 的，所以，這種模式編程出錯誤可能性要小一點。傳統的select/poll都是這種模型的代表．

ET (edge-triggered)是高速工作方式，只支持no-block socket，它效率要比LT更高。ET與LT的區別在于，當一個新的事件到來時，ET模式下當然可以從epoll_wait調用中獲取到這個事件，可是如果這次沒有把這個事件對應的套接字緩沖區處理完，在這個套接字中沒有新的事件再次到來時，在ET模式下是無法再次從epoll_wait調用中獲取這個事件的。而LT模式正好相反，只要一個事件對應的套接字緩沖區還有數據，就總能從epoll_wait中獲取這個事件。

因此，LT模式下開發基于epoll的應用要簡單些，不太容易出錯。而在ET模式下事件發生時，如果沒有徹底地將緩沖區數據處理完，則會導致緩沖區中的用戶請求得不到響應

四.epoll的優點

（1）支持一個進程打開大數目的socket描述符（FD）

select所能夠打開的fd是有限的一般為1024，對于那些支持上萬條鏈接數目的服務器來說 太少了，epoll就沒有這個限制 ，它所支持的FD上限是最大可以打開文件數目這個樹種子一般大于2048；

（2）IO效率不隨FD的數目 增加而線性下降

 傳統的select/poll致命弱點是當擁有一個很大的集合的時候，每次都用都會輪詢掃描 集合 ，導致效率下降，但是epoll只對活躍 的socket進行操作--因為在內核中epoll根據每個fd上面的callback函數實現的，只有活躍的函數 才會 調用 callback函數

五.linux下epoll如何處理百萬句柄

（1）首先調用epoll_creat建立一個epoll對象，參數 size是內核保證能夠正確處理的最大句柄數

（2）epoll_ctl操作上面建立好的epoll，例如讓剛建立的socket加入到epoll中讓其監控，或者把epoll正在監控的某個socke句柄移除epoll

（3）epoll_wait在給定的timeout時間內當監控的所有句柄發審核變化時就返回用戶態進程（毫秒 ，0立即返回，-1將不確定，也就是永久阻塞）如果函數調用成功，返回對應已準備好的文件描述符數目，如果返回0表示超時

從上面調用方式可以看出epoll比select/poll的優越之處：因為 后者每次調用時都會給你返回所要監控所有socket給select/poll系統 調用 ，這意味著需要將用戶態的socket列表 拷貝到內核態，如果數以萬計的句柄會導致每次都要copy幾十幾百KB的內存到內核態，非常低效，但epoll_wait不用傳遞socket句柄給內核，因為內核已經在 epoll_ctl中拿到了要監控的句柄列表 

下面是代碼部分

1.創建監聽套接字，設置端口服用127.0.0.1 指定簇為 IPv4，指定端口號并 轉化為 網絡字節序列，指定ip地址并轉化為 網絡 字節序列 

2.調用epoll_creat得到一個epoll模型，判斷若創建成功，則調用epoll_ctl函數注冊要監聽事件的類型 ，本代碼中設置的監聽事件類型為EPOLLIN:表示 對應的文件描述符可以讀

 epoll的事件注冊函數，它不同于 select函數在監聽事件的時候告訴內核要監聽什么類型的事件，而是 在 這里先注冊要監聽的事件類型

 第一個參數是epoll_creat的返回值

 第二個參數表示動作，用三個宏來表示 

 EPOLL_CTL_ADD:注冊新的fd到epfd中

EPOLL_CTL_MOD;修改已經注冊到的fd的監聽事件

EPOLL_CTL_DEL:從epfd中刪除一個fd

第三個參數 是 要監聽 的fd

第四個參數 告訴內核 需要監聽什么 事件

event可以是以下幾個 宏的集合

EPOLLIN:表示 對應的文件描述符可以讀（包括對socket正常關閉）

EPOLLOUT:表示 對應的文件描述符可以寫

EPOLLPRI:表示對應的文件描述符有緊急的數據可讀

EPOLLERR:對應的文件描述符發生錯誤

EPOLLET:將EPOLL設置為 邊沿除法模式 ，這是相對于水平觸發而言

EPOLLONESET:只監聽一次事件，如果之后還需要監聽的話，需要再次把這個socket鍵入到EPOLL隊列里

3.調用epoll_wait函數收集epoll監控的事件中已經發生的事件，參數event是分配好的epoll_event結構體數組。epoll把發生的事件賦值到events數組中 （events不可以是空指針，內核只負責把數據復制到數組中，但不會幫用戶開辟內存），maxevents告訴這個內核有多大這個maxevents的值不能大于創建的epoll_ctreat()時的size,

     闡述timeout是超時事件（毫秒 ，0立即返回，-1將不確定，也就是永久阻塞）如果函數調用成功，返回對應已準備好的文件描述符數目，如果返回0表示超時

      判斷它是否為 監聽套接字，如果是并且就緒  則對它進行接收，并且以邊沿出讓的方式讀入 ，若是其他套接字 ，則對他進行同樣的 接收