? I/O多路復(fù)用是通過(guò)一種機(jī)制，可以監(jiān)視多個(gè)文件描述符，一旦某個(gè)描述符就緒（一般是讀就緒或者寫(xiě)就緒，還有異常就緒），能夠通知程序進(jìn)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作。比較常用的有select/epoll,有些地方也稱(chēng)這種IO方式為事件驅(qū)動(dòng) IO(event driven IO)。
10年的文水網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)設(shè)計(jì)、前端、開(kāi)發(fā)、售后、文案、推廣等六對(duì)一服務(wù)，響應(yīng)快，48小時(shí)及時(shí)工作處理。全網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)推廣的優(yōu)勢(shì)是能夠根據(jù)用戶(hù)設(shè)備顯示端的尺寸不同，自動(dòng)調(diào)整文水建站的顯示方式，使網(wǎng)站能夠適用不同顯示終端，在瀏覽器中調(diào)整網(wǎng)站的寬度，無(wú)論在任何一種瀏覽器上瀏覽網(wǎng)站，都能展現(xiàn)優(yōu)雅布局與設(shè)計(jì)，從而大程度地提升瀏覽體驗(yàn)。成都創(chuàng)新互聯(lián)公司從事“文水網(wǎng)站設(shè)計(jì)”,“文水網(wǎng)站推廣”以來(lái)，每個(gè)客戶(hù)項(xiàng)目都認(rèn)真落實(shí)執(zhí)行。
原理：客戶(hù)端操作服務(wù)器時(shí)就會(huì)產(chǎn)生這三種文件描述符(簡(jiǎn)稱(chēng)fd)：writefds(寫(xiě))、readfds(讀)、和exceptfds(異常)。select會(huì)阻塞住監(jiān)視3類(lèi)文件描述符，等有數(shù)據(jù)、可讀、可寫(xiě)、出異常 或超時(shí)、就會(huì)返回；返回后通過(guò)遍歷fdset整個(gè)數(shù)組來(lái)找到就緒的描述符fd，然后進(jìn)行對(duì)應(yīng)的IO操作。
優(yōu)點(diǎn)：幾乎在所有的平臺(tái)上支持，跨平臺(tái)支持性好
缺點(diǎn)：
- 由于是采用輪詢(xún)方式全盤(pán)掃描，會(huì)隨著文件描述符FD數(shù)量增多而性能下降。
- 每次調(diào)用 select()，需要把 fd 集合從用戶(hù)態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)，并進(jìn)行遍歷(消息傳遞都是從內(nèi)核到用戶(hù)空間)
- 默認(rèn)單個(gè)進(jìn)程打開(kāi)的FD有限制是1024個(gè)，可修改宏定義，但是效率仍然慢。
重慶分公司
重慶分公司
FD_ZERO(int fd, fd_set* fds)//將指定的文件描述符集清空，在對(duì)文件描述符集合進(jìn)行設(shè)置前，必須對(duì)其進(jìn)行初始化，如果不清空，由于在系統(tǒng)分配內(nèi)存空間后，通常并不作清空處理，所以結(jié)果是不可知的。即清空set中所有的位，全置為0
FD_SET(int fd, fd_set* fds)//用于在文件描述符集合中增加一個(gè)新的文件描述符。即設(shè)置set中相關(guān)fd的位，將其置1
FD_ISSET(int fd, fd_set* fds)//用于判斷指定的文件描述符是否在該集合中。即判斷set中相關(guān)fd是否存在，該位是否被置1
FD_CLR(int fd, fd_set* fds)//用于在文件描述符集合中刪除一個(gè)文件描述符。即清除set中相關(guān)fd的位，將其置為0
int select(int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set*exceptfds,struct timeval *timeout)
1. maxfd：是需要監(jiān)視的最大的文件描述符值+1
2. readfds：需要檢測(cè)的可讀文件描述符的集合
3. writefds：需要檢測(cè)的可寫(xiě)文件描述符的集合
4. exceptfds：需要檢測(cè)的異常文件描述符的集合
5. timeout：指向timeval結(jié)構(gòu)體的指針，通過(guò)傳入的這個(gè)timeout參數(shù)來(lái)決定select()函數(shù)的三種執(zhí)行方式。
簡(jiǎn)單使用
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAXLNE 4096
int main(int argc, char **argv)
{
int listenfd, connfd, n;
struct sockaddr_in servaddr;
char buff[MAXLNE];
if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
printf("create socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
return 0;
}
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(9999);
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1) {
printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
return 0;
}
if (listen(listenfd, 10) == -1) {
printf("listen socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
return 0;
}
fd_set rfds, rset, wfds, wset;
FD_ZERO(&rfds);
FD_SET(listenfd, &rfds);
FD_ZERO(&wfds);
int max_fd = listenfd;
while (1) {
rset = rfds;
wset = wfds;
int nready = select(max_fd+1, &rset, &wset, NULL, NULL);
if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { //
struct sockaddr_in client;
socklen_t len = sizeof(client);
if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&client, &len)) == -1) {
printf("accept socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
return 0;
}
FD_SET(connfd, &rfds);
if (connfd > max_fd) max_fd = connfd;
if (--nready == 0) continue;
}
int i = 0;
for (i = listenfd+1;i <= max_fd;i ++) {
if (FD_ISSET(i, &rset)) { //
n = recv(i, buff, MAXLNE, 0);
if (n > 0) {
buff[n] = '\0';
printf("recv msg from client: %s\n", buff);
FD_SET(i, &wfds);
//send(i, buff, n, 0);
} else if (n == 0) { //
FD_CLR(i, &rfds);
//printf("disconnect\n");
close(i);
}
if (--nready == 0) break;
} else if (FD_ISSET(i, &wset)) {
send(i, buff, n, 0);
FD_SET(i, &rfds);
}
}
}
close(listenfd);
return 0;
}
原理:epoll使用一個(gè)文件描述符管理多個(gè)描述符，將用戶(hù)關(guān)系的文件描述符的事件存放到內(nèi)核的一個(gè)事件表中，這樣在用戶(hù)空間和內(nèi)核空間的copy只需一次。
epoll之所以高性能是得益于它的三個(gè)函數(shù):
- epoll_create()系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，在Linux內(nèi)核里面申請(qǐng)一個(gè)B+樹(shù)結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)，返回epoll對(duì)象，也是一個(gè)fd
- epoll_ctl() 每新建一個(gè)連接，都通過(guò)該函數(shù)操作epoll對(duì)象，在這個(gè)對(duì)象里面修改添加刪除對(duì)應(yīng)的鏈接fd, 綁定一個(gè)callback函數(shù)
- epoll_wait() 輪訓(xùn)所有的callback集合，并完成對(duì)應(yīng)的IO操作
優(yōu)點(diǎn)：
- 沒(méi)fd這個(gè)限制，所支持的FD上限是操作系統(tǒng)的最大文件句柄數(shù)，1G內(nèi)存大概支持10萬(wàn)個(gè)句柄
- 效率提高，使用回調(diào)通知而不是輪詢(xún)的方式，不會(huì)隨著FD數(shù)目的增加效率下降
- 內(nèi)核和用戶(hù)空間mmap同一塊內(nèi)存實(shí)現(xiàn)(mmap是一種內(nèi)存映射文件的方法，即將一個(gè)文件或者其它對(duì)象映射到進(jìn)程的地址空間)
epoll操作過(guò)程需要三個(gè)接口，分別如下：
#include
int epoll_create(int size);
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
函數(shù)是一個(gè)系統(tǒng)函數(shù)，函數(shù)將在內(nèi)核空間內(nèi)開(kāi)辟一塊新的空間，可以理解為epoll結(jié)構(gòu)空間，返回值為epoll的文件描述符編號(hào)，方便后續(xù)操作使用。參數(shù)size從Linux 2.6.8以后就不再使用了，但是必須為它設(shè)置一個(gè)大于0的值。若epoll_create函數(shù)調(diào)用成功，則返回一個(gè)非負(fù)值的epollfd，否則返回-1。
? poll的事件注冊(cè)函數(shù)，epoll與select不同，select函數(shù)是調(diào)用時(shí)指定需要監(jiān)聽(tīng)的描述符和事件,epoll先將用戶(hù)感興趣的描述符事件注冊(cè)到epoll空間內(nèi)，此函數(shù)是非阻塞函數(shù)，作用僅僅是增刪改epoll空間內(nèi)的描述符信息。第一個(gè)參數(shù)是epoll_create()的返回值，第二個(gè)參數(shù)表示動(dòng)作，用三個(gè)宏來(lái)表示：
EPOLL_CTL_ADD：注冊(cè)新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經(jīng)注冊(cè)的fd的監(jiān)聽(tīng)事件；
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個(gè)fd；
第三個(gè)參數(shù)是需要監(jiān)聽(tīng)的fd（一般指socket_fd），第四個(gè)參數(shù)是告訴內(nèi)核需要監(jiān)聽(tīng)什么事，struct epoll_event結(jié)構(gòu)如下：
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t;
events可以是以下幾個(gè)宏的集合：
EPOLLIN ：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符可以讀（包括對(duì)端SOCKET正常關(guān)閉）；
EPOLLOUT：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符可以寫(xiě)；
EPOLLPRI：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符有緊急的數(shù)據(jù)可讀（這里應(yīng)該表示有帶外數(shù)據(jù)到來(lái)）；
EPOLLERR：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符發(fā)生錯(cuò)誤；
EPOLLHUP：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符被掛斷；
EPOLLET： 將EPOLL設(shè)為邊緣觸發(fā)(Edge Triggered)模式，這是相對(duì)于水平觸發(fā)(Level Triggered)來(lái)說(shuō)的。
EPOLLONESHOT：只監(jiān)聽(tīng)一次事件，當(dāng)監(jiān)聽(tīng)完這次事件之后，如果還需要繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)這個(gè)socket的話(huà)，需要再次把這個(gè)socket加入到EPOLL隊(duì)列里
等待事件的產(chǎn)生，類(lèi)似于select()調(diào)用。參數(shù)epfd是epoll的文件描述符，events用來(lái)從內(nèi)核得到事件的集合，maxevents告之內(nèi)核這個(gè)events有多大，這個(gè)maxevents的值不能大于創(chuàng)建epoll_create()時(shí)的size，參數(shù)timeout是超時(shí)時(shí)間（毫秒，0非阻塞會(huì)立即返回，-1將不確定，也有說(shuō)法說(shuō)是永久阻塞）。該函數(shù)返回需要處理的事件數(shù)目，如返回0表示已超時(shí)，小于0表示出錯(cuò)
epoll對(duì)文件描述符的操作有兩種模式：LT（level trigger）和ET（edge trigger）。LT模式是默認(rèn)模式，LT模式與ET模式的區(qū)別如下：
LT（水平觸發(fā)）模式：當(dāng)epoll_wait檢測(cè)到描述符事件發(fā)生并將此事件通知應(yīng)用程序，應(yīng)用程序可以不立即處理該事件。下次調(diào)用epoll_wait時(shí)，會(huì)再次響應(yīng)應(yīng)用程序并通知此事件。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，就是一個(gè)事件只要有，就會(huì)一直觸發(fā)。
ET（邊緣觸發(fā)）模式：當(dāng)epoll_wait檢測(cè)到描述符事件發(fā)生并將此事件通知應(yīng)用程序，應(yīng)用程序必須立即處理該事件。如果不處理，下次調(diào)用epoll_wait時(shí)，不會(huì)再次響應(yīng)應(yīng)用程序并通知此事件。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，就是在一個(gè)事件從無(wú)到有時(shí)，才會(huì)觸發(fā)。
ET模式在很大程度上減少了epoll事件被重復(fù)觸發(fā)的次數(shù)，因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的時(shí)候，必須使用非阻塞套接口，以避免由于一個(gè)文件句柄的阻塞讀/阻塞寫(xiě)操作把處理多個(gè)文件描述符的任務(wù)餓死。
編碼流程
簡(jiǎn)單使用
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAXLNE 4096
#define POLL_SIZE 1024
int main(int argc, char **argv)
{
int listenfd, connfd, n;
struct sockaddr_in servaddr;
char buff[MAXLNE];
if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
printf("create socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
return 0;
}
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(9999);
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1) {
printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
return 0;
}
if (listen(listenfd, 10) == -1) {
printf("listen socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
return 0;
}
int epfd = epoll_create(1); //int size
struct epoll_event events[POLL_SIZE] = {0};
struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = listenfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev);
while (1) {
int nready = epoll_wait(epfd, events, POLL_SIZE, 5);
if (nready == -1) {
continue;
}
int i = 0;
for (i = 0;i < nready;i ++) {
int clientfd = events[i].data.fd;
if (clientfd == listenfd) {
struct sockaddr_in client;
socklen_t len = sizeof(client);
if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&client, &len)) == -1) {
printf("accept socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
return 0;
}
printf("accept\n");
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = connfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &ev);
} else if (events[i].events & EPOLLIN) {
n = recv(clientfd, buff, MAXLNE, 0);
if (n > 0) {
buff[n] = '\0';
printf("recv msg from client: %s\n", buff);
send(clientfd, buff, n, 0);
} else if (n == 0) { //
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = clientfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, clientfd, &ev);
close(clientfd);
}
}
}
}
close(listenfd);
return 0;
}
