Linux面试必知: 一句话讲透epoll

1. epoll概念

在Linux的Man文档中,我们可以看到如下定义

Epoll – I/O event notification facility
epoll是一种I/O事件通知机制

I/O事件

  • I/O
    输入输出(input/output),输入输出的对象可以是 文件(file), 网络(socket), 进程之间的管道(pipe), 在linux系统中,都用文件描述符(fd)来表示

  • 事件

    • 可读事件, 当文件描述符关联的内核读缓冲区可读,则触发可读事件
      什么是可读呢? 就是内核缓冲区非空,有数据可以读取
    • 可写事件, 当文件描述符关联的内核写缓冲区可写,则触发可写事件
      什么是可写呢?就是内核缓冲区不满,有空闲空间可以写入

通知机制

  • 通知机制,就是当事件发生的时候,去通知他
  • 通知机制的反面,就是轮询机制

以上两点结合起来理解

epoll是一种当文件描述符的内核缓冲区非空的时候,发出可读信号进行通知,当写缓冲区不满的时候,发出可写信号通知的机制

2. 水平触发与边缘触发

水平触发(level-trggered)

  • 只要文件描述符关联的读内核缓冲区非空,有数据可以读取,就一直发出可读信号进行通知,
  • 当文件描述符关联的内核写缓冲区不满,有空间可以写入,就一直发出可写信号进行通知

边缘触发(edge-triggered)

  • 当文件描述符关联的读内核缓冲区由空转化为非空的时候,则发出可读信号进行通知,
  • 当文件描述符关联的内核写缓冲区由满转化为不满的时候,则发出可写信号进行通知

两者的区别在哪里呢?水平触发是只要读缓冲区有数据,就会一直触发可读信号,而边缘触发仅仅在空变为非空的时候通知一次,举个例子:

  1. 读缓冲区刚开始是空的
  2. 读缓冲区写入2KB数据
  3. 水平触发和边缘触发模式此时都会发出可读信号
  4. 收到信号通知后,读取了1kb的数据,读缓冲区还剩余1KB数据
  5. 水平触发会再次进行通知,而边缘触发不会再进行通知

所以边缘触发需要一次性的把缓冲区的数据读完为止,也就是一直读,直到读到EGAIN为止,EGAIN说明缓冲区已经空了,因为这一点,边缘触发需要设置文件句柄为非阻塞

//水平触发
    ret = read(fd, buf, sizeof(buf));
    
    //边缘触发
    while(true) {
        ret = read(fd, buf, sizeof(buf);
        if (ret == EAGAIN) break;
    }

3. epoll接口介绍

  • epoll_create

    • 创建epoll实例,会创建所需要的红黑树,以及就绪链表,以及代表epoll实例的文件句柄

      int epoll_create(int size);
      Man文档中说明了在老的内核版本中,入参size用来指出创建的内部数据结构的大小,目前已经可以动态调整,但是为了兼容老的版本,所以仍然保留,这个size其实意义已经不大

  • epoll_ctl

    • 添加,修改,或者删除 注册到epoll实例中的文件描述符上的监控事件

      int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
      对于添加到epfd的文件描述符fd, 添加或者删除或者修改, 对应的event

      • epfd: 通过epoll_create创建的文件描述符
      • op:操作类型
        EPOLL_CTL_ADD, 为相应fd添加事件
        EPOLL_CTL_MOD, 修改fd的事件
        EPOLL_CTL_DEL,删除fd上的某些事件
      • fd: 操作的目标文件描述符
      • event: 要操作的事件
         typedef union epoll_data {
            void  *ptr;
            int  fd;
            uint32_t     u32;
            uint64_t     u64;
        } epoll_data_t;
          
        struct epoll_event {
            uint32_t  events;      /* Epoll events */
            epoll_data_t data;        /* User data variable */
        };
        
          events可以是一组bit的组合
              EPOLLIN:可读
              EPOLLOUT: 可写
              EPOLLET: 边缘触发,默认是水平触发
        
  • epoll_wait

    int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout)
    等待注册的事件发生,返回事件的数目,并将触发的事件写入events数组中

    • epfd: epoll实例文件描述符
    • events: 数组出参,用来记录被触发的events,其大小应该和maxevents一致
    • maxevents: 返回的events的最大个数,如果最大个数大于实际触发的个数,则下次epoll_wait的时候仍然可以返回
    • timeout: 等待事件,毫秒为单位 -1:无限等待 0:立即返回

了解以上这些,面试是足够了,但是对于工程中的实际使用,仍然不足,后续会以epoll在redis中的使用为例,为大家进行剖析

    原文作者:ld9183
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/41dc33b97419
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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