Linux高级I/O：多路转接模型
目录
一.常见的IO模型介绍
在 Linux 中，主要有以下几种 I/O 模型：
- 阻塞 I/O：在阻塞 I/O 模型中，当进程请求 I/O 操作时，它会被挂起，直到该操作完成。这种方式进程在等待 I/O 的同时不能做其他的事。
- 非阻塞 I/O：非阻塞 I/O 允许进程发出 I/O 请求后立即返回，进程可以继续执行其他操作。为了检查 I/O 是否完成，进程需要通过轮询方式不断检查状态，所以也常称为非阻塞轮询IO，这种方式可以减少等待时间，但是在高频率轮询时很消耗cpu资源。
- I/O 多路复用：I/O 多路复用通过使用 select、poll 或 epoll 等系统调用，使一个进程/线程能够同时监视多个文件描述符。该模型在处理多个并发连接时效率较高，适合网络服务器等应用场景。
- 信号驱动 I/O：在信号驱动 I/O 模型中，进程在发出 I/O 请求后可以继续执行其他任务，操作的完成通过信号通知。这种方式可以减少轮询，但是处理起来较为复杂。
- 异步 I/O：异步 I/O 是最先进的模型，进程发出 I/O 请求后立即返回，并在操作完成时通过回调函数或其他机制获得通知。异步 I/O 模型通常提供最高的性能，适合高负载、高并发的应用程序。
二.多路转接I/O
1.select
1.1.函数解析
#include <sys/select.h>
int pselect(int nfds, fd_set *restrict readfds,
fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict errorfds,
const struct timespec *restrict timeout,
const sigset_t *restrict sigmask);
int select(int nfds, fd_set *restrict readfds,
fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict errorfds,
struct timeval *restrict timeout);
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);
void FD_ZERO(fd_set *fdset);
- nfds：待监视的文件描述符最大值 + 1。
- readfds：指向一组需要监视“可读”事件的文件描述符集合。
- writefds：指向一组需要监视“可写”事件的文件描述符集合。
- exceptfds：指向一组需要监视异常事件的文件描述符集合。
- timeout：timeout 是一个 struct timeval 结构体，包含等待的秒数和微秒数，如果在超时时间内有文件描述符变为可用状态，select 会返回，返回值是可用的文件描述符数量。如果发生错误，select 返回 -1，并设置 errno。
- select 函数返回就绪的文件描述符数，如果返回 0 则表示超时。
fd_set的介绍
fd_set 是一个位图结构，用于存储多个文件描述符。select 使用宏来操作 fd_set，常见的宏有：
FD_ZERO(fd_set *set)：将文件描述符集合置空。
FD_SET(int fd, fd_set *set)：将文件描述符 fd加入集合。
FD_CLR(int fd, fd_set *set)：将文件描述符 fd 从集合中移除。
FD_ISSET(int fd, fd_set *set)：检查文件描述符 fd 是否在集合中，并且是否准备就绪。
下面是一个简单的使用演示代码：
fd_set readfds;
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(sockfd, &readfds);
int maxfd = sockfd + 1;
int result = select(maxfd, &readfds, nullptr, nullptr, nullptr);
if (result > 0) {
if (FD_ISSET(sockfd, &readfds)) {
// 处理读操作
}
}
初始化fd_set集合将需要监控的fd添加进去，接着调用select函数，maxfd是需要监控的fd集合中最大值再加1，select可以同时监控读事件、写事件、异常事件。timeout设置为nullptr标识阻塞等待直到事件有就绪的或者出错。
1.2. select特点和缺点
特点：
- 多路复用：select 允许一个进程同时监控多个文件描述符，等待其中一个或多个变为可读、可写或异常状态。
- 可以处理不同类型的文件描述符:能够监控常规文件、套接字、管道等多种类型的文件描述符。
- 跨平台支持:在许多 Unix-like 操作系统以及 Windows 中都有支持，具有良好的移植性。
缺点：
- 性能瓶颈:当监控的文件描述符数量很大时，select 的性能会显著下降。每次调用 select 都需要遍历所有文件描述符，增加了开销。
- 文件描述符数量限制:select 有文件描述符的数量限制（通常是 1024，取决于类型fd_set的大小），超过这个限制就不能监控更多的描述符。
- 每次调用都需要重置:每次调用 select 都需要重新设置文件描述符集合，这在处理多个连接时会带来额外的开销。
- 无优先级支持:select 不能为不同的文件描述符设置优先级，所有的描述符在监控时是平等的。
- 不适合高并发场景:在高并发情况下（如数千个连接），select 的效率会下降，通常需要使用其他机制（如 poll、epoll 或 kqueue）来更好地处理大量并发连接。
1.3.基于 select 的多客户端网络服务器
下面我们来实现一个简单的基于 select 的 TCP 服务器来窥探他的使用（附上详细注释）：
#pragma once
#include <iostream>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <string>
#include "Socket.hpp"
using namespace std;
// 默认端口号
static const uint16_t defaultport = 8888;
// 最大文件描述符数量
static const int fd_num_max = (sizeof(fd_set) * 8);
int defaultfd = -1; // 默认文件描述符，表示未使用
class SelectServer
{
public:
// 构造函数，初始化端口和文件描述符数组
SelectServer(uint16_t port = defaultport) : _port(port)
{
for (int i = 0; i < fd_num_max; i++)
{
fd_array[i] = defaultfd; // 初始化所有文件描述符为默认值
}
}
// 初始化服务器，创建套接字、绑定和监听
bool Init()
{
_listensock.Socket(); // 创建套接字
_listensock.Bind(_port); // 绑定到指定端口
_listensock.Listen(); // 开始监听
return true;
}
// 接受新的连接
void Accepter()
{
// 处理连接事件
string clientip; // 客户端IP
uint16_t clientport = 0; // 客户端端口
int sock = _listensock.Accept(&clientip, &clientport); // 接受连接
if (sock < 0) return; // 失败则返回
// 将新连接的sock添加到fd_array数组
int pos = 1; // 从1开始，0位置为监听套接字
for (; pos < fd_num_max; pos++) // 查找可用的位置
{
if (fd_array[pos] != defaultfd)
continue; // 当前位置已被占用，继续查找
else
break; // 找到可用位置
}
if (pos == fd_num_max) // 如果数组已满
{
close(sock); // 关闭新连接
}
else // 有空位
{
fd_array[pos] = sock; // 存储新连接的文件描述符
}
}
// 接收数据
void Recver(int fd, int pos)
{
char buffer[1024]; // 缓冲区
ssize_t n = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1); // 读取数据
if (n > 0) // 有数据到达
{
buffer[n] = 0; // 结束符
cout << "get a messge: " << buffer << endl; // 输出接收到的信息
}
else if (n == 0) // 客户端关闭连接
{
close(fd); // 关闭连接
fd_array[pos] = defaultfd; // 从数组中移除
}
else // 发生错误
{
close(fd); // 关闭连接
fd_array[pos] = defaultfd; // 从数组中移除
}
}
// 分发事件
void Dispatcher(fd_set &rfds)
{
for (int i = 0; i < fd_num_max; i++) // 遍历文件描述符数组
{
int fd = fd_array[i];
if (fd == defaultfd)
continue; // 跳过未使用的描述符
if (FD_ISSET(fd, &rfds)) // 检查描述符是否就绪
{
if (fd == _listensock.Fd()) // 如果是监听套接字
{
Accepter(); // 处理新连接
}
else // 其他连接
{
Recver(fd, i); // 接收数据
}
}
}
}
// 启动服务器
void Start()
{
int listensock = _listensock.Fd(); // 获取监听套接字的文件描述符
fd_array[0] = listensock; // 将监听套接字放入数组的第一个位置
while (true)
{
fd_set rfds; // 文件描述符集合
FD_ZERO(&rfds); // 清空集合
int maxfd = fd_array[0]; // 最大文件描述符
for (int i = 0; i < fd_num_max; i++) // 遍历文件描述符数组
{
if (fd_array[i] == defaultfd)
continue; // 跳过未使用的描述符
FD_SET(fd_array[i], &rfds); // 将就绪的描述符加入集合
if (maxfd < fd_array[i]) // 更新最大文件描述符
{
maxfd = fd_array[i];
}
}
// 设置超时为 0，非阻塞轮询
struct timeval timeout = {0, 0}; // 超时设置为 0
// 调用 select 检测事件
int n = select(maxfd + 1, &rfds, nullptr, nullptr, timeout);
switch (n)
{
case 0:
cout << "time out, timeout: " << timeout.tv_sec << "." << timeout.tv_usec << endl; // 超时处理
break;
case -1:
cerr << "select error" << endl; // 错误处理
break;
default:
cout << "get a new link!!!!!" << endl;
Dispatcher(rfds); // 处理就绪的事件
break;
}
}
}
// 析构函数，关闭监听套接字
~SelectServer()
{
_listensock.Close(); // 关闭套接字
}
private:
Sock _listensock; // 监听套接字对象
uint16_t _port; // 服务器端口
int fd_array[fd_num_max]; // 文件描述符数组，用于维护连接
};
2.poll
2.1.poll函数解析
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
- fds: 传入一个结构体数组，用于保存需要监控的文件描述符以及感兴趣的事件。
- nfds: 数组 fds 中的文件描述符个数。
- timeout: 指定超时时间，单位为毫秒。
- 返回值小于0表示出错，等于表示超时，大于0表示事件就绪。
pollfd 结构体
struct pollfd {
int fd; // 文件描述符
short events; // 需要监控的事件
short revents; // 实际发生的事件，由 poll 填充
};
- fd: 需要监控的文件描述符。
- events: 指定感兴趣的事件，比如 POLLIN（可读）、POLLOUT（可写）等。
- revents: 存储实际发生的事件，由 poll 调用后填充。
events和revents的取值:
| 事件类型 | events 值 | revents 值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 可读事件 | POLLIN | POLLIN | 数据可读，通常指套接字上有数据可读 |
| 可写事件 | POLLOUT | POLLOUT | 数据可写，通常指套接字可以发送数据 |
| 错误事件 | POLLERR | POLLERR | 发生错误，需要处理 |
| 挂起事件 | POLLHUP | POLLHUP | 连接已关闭或挂起 |
| 非法请求 | POLLNVAL | POLLNVAL | 监控的文件描述符无效 |
| 超时 | - | - | 当设置的超时时间到达，但没有事件发生 |
2.2.poll特点和缺点
poll的优点：
- 无文件描述符限制：与 select 不同，poll 不受文件描述符数量的限制，因此可以处理更多的连接。
- 简单性：poll 的使用相对select简单，容易理解和实现。
poll的缺点：
- 线性扫描：在事件发生时，poll 会线性扫描所有文件描述符，效率较低。对于大量文件描述符，响应时间可能变长。
- 性能问题：每次调用 poll 时，都需要传递整个文件描述符数组，性能降低
- 不支持边缘触发：poll **不支持边缘触发模式
2.3.基于poll的tcp服务器
下面我们来实现一个简单的基于poll的 TCP 服务器来窥探他的使用（附上详细注释）：
#pragma once
#include <iostream>
#include <poll.h> // 引入poll头文件，用于多路复用
#include <sys/time.h> // 时间操作相关
#include "Socket.hpp" // 自定义的Socket类，封装了socket的基本操作
using namespace std;
static const uint16_t defaultport = 8888; // 默认监听端口号为8888
static const int fd_num_max = 128; // 最大支持的文件描述符数量
int defaultfd = -1; // 默认无效的文件描述符值
const int _no events = 0; // 无事件标志
class PollServer
{
public:
// 构造函数，初始化监听端口号，并设置poll事件数组
PollServer(uint16_t port = defaultport)
: _port(port)
{
for (int i = 0; i < fd_num_max; i++) // 初始化所有的文件描述符和事件
{
_event_fds[i].fd = defaultfd; // 将所有文件描述符设置为默认值
_event_fds[i].events = _no events; // 清空所有事件类型
_event_fds[i].revents = _no events; // 清空所有返回事件
}
}
// 初始化服务器，创建监听套接字并绑定到指定端口
bool Init()
{
_listensock.Socket(); // 创建监听socket
_listensock.Bind(_port); // 绑定到指定端口
_listensock.Listen(); // 开始监听
return true; // 初始化成功返回true
}
// 处理新连接的客户端
void Accepter()
{
// 有新的连接事件触发，接收连接
string clientip; // 用于存储客户端IP地址
uint16_t clientport = 0; // 用于存储客户端端口号
int sock = _listensock.Accept(&clientip, &clientport); // 接收客户端连接，返回新socket
if (sock < 0) return; // 如果返回值小于0，表示接收失败
// 将新连接的socket放入_event_fds数组
int pos = 1;
for (; pos < fd_num_max; pos++) // 查找空闲的数组位置
{
if (_event_fds[pos].fd != defaultfd) // 如果当前文件描述符已经被占用，继续寻找
continue;
else
break; // 找到空闲位置退出循环
}
if (pos == fd_num_max) // 如果位置满了，无法接收更多客户端
{
close(sock); // 关闭新连接
}
else
{
// 将新socket添加到poll事件数组中，监听读事件
_event_fds[pos].fd = sock;
_event_fds[pos].events = POLLIN; // 监听读事件
_event_fds[pos].revents = _no events; // 初始化返回事件
PrintFd(); // 打印当前在线的fd列表
}
}
// 处理客户端发送过来的消息
void Recver(int fd, int pos)
{
char buffer[1024]; // 接收数据的缓冲区
ssize_t n = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1); // 从客户端读取数据
if (n > 0) // 正常读取到数据
{
buffer[n] = 0; // 将数据末尾补上字符串结束符
cout << "get a messge: " << buffer << endl; // 打印接收到的消息
}
else if (n == 0) // 客户端主动断开连接
{
close(fd); // 关闭文件描述符
_event_fds[pos].fd = defaultfd; // 从事件数组中移除该客户端
}
else // 读取出错
{
close(fd); // 关闭文件描述符
_event_fds[pos].fd = defaultfd; // 从事件数组中移除该客户端
}
}
// 事件分发器，处理所有准备好的事件
void Dispatcher()
{
for (int i = 0; i < fd_num_max; i++) // 遍历所有的文件描述符
{
int fd = _event_fds[i].fd;
if (fd == defaultfd) // 如果是默认值，说明该位置空闲，跳过
continue;
if (_event_fds[i].revents & POLLIN) // 如果当前文件描述符有读事件
{
if (fd == _listensock.Fd()) // 如果是监听socket上的事件，处理新的连接
{
Accepter(); // 处理新连接
}
else // 如果是普通客户端socket上的事件
{
Recver(fd, i); // 接收客户端消息
}
}
}
}
// 服务器主循环，启动服务器并进入事件处理
void Start()
{
_event_fds[0].fd = _listensock.Fd(); // 将监听socket放入第一个位置
_event_fds[0].events = POLLIN; // 监听读事件
int timeout = 1000; // 设置poll的超时时间为3秒
for (;;)
{
// 调用poll函数，监控事件
int n = poll(_event_fds, fd_num_max, timeout);
switch (n)
{
case 0: // 超时无事件
cout << "time out... " << endl;
break;
case -1: // 发生错误
cerr << "poll error" << endl;
break;
default: // 有事件发生
cout << "get a new link!!!!!" << endl;
Dispatcher(); // 分发处理就绪的事件
break;
}
}
}
// 打印当前在线的文件描述符列表
void PrintFd()
{
cout << "fd list: ";
for (int i = 0; i < fd_num_max; i++) // 遍历所有的文件描述符
{
if (_event_fds[i].fd == defaultfd) // 跳过无效的文件描述符
continue;
cout << _event_fds[i].fd << " "; // 打印文件描述符
}
cout << endl;
}
// 析构函数，关闭监听socket
~PollServer()
{
_listensock.Close();
}
private:
Sock _listensock; // 自定义封装的监听socket
uint16_t _port; // 服务器监听的端口号
struct pollfd _event_fds[fd_num_max]; // poll事件数组，保存所有的文件描述符及其事件
};
3.epoll
epoll 是 Linux 下用于处理 I/O 事件的高效多路复用机制，适用于需要处理大量并发连接的网络服务器，相较于poll提供了更好的性能，可以说是他的升级版。
3.1.系列函数解析
int epoll_create(int size);
创建一个 epoll 实例，返回一个文件描述符（指向的struct_file对象细节在原理讲解），用于后续的 epoll_ctl 和 epoll_wait 调用。
参数：
- size：指定要监听的最大文件描述符数量。
- 返回值：成功返回 epoll 文件描述符，失败返回 -1 并设置 errno。
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
控制 epoll 实例的行为，包括添加、修改或删除文件描述符的事件。
参数：
- epfd：由 epoll_create 返回的 epoll 文件描述符。
- op：操作类型，可以是以下之一：
- EPOLL_CTL_ADD：添加文件描述符。
- EPOLL_CTL_MOD：修改文件描述符。
- EPOLL_CTL_DEL：删除文件描述符。
- fd：要操作的文件描述符。
- event：指向 epoll_event 结构的指针，描述要监听的事件。
- 返回值：成功返回 0，失败返回 -1 并设置 errno。
epoll_event 结构:
struct epoll_event {
uint32_t events; // 事件类型
epoll_data_t data; // 用户数据
};
union epoll_data {
void *ptr; // 用户自定义数据指针
int fd; // 文件描述符
uint32_t u32; // 无符号整型数据
uint64_t u64; // 无符号长整型数据
};
events：
- 类型：uint32_t
- 描述：要监听的事件类型，可以多个组合。
- 常用的事件类型包括：
EPOLLIN：表示文件描述符可读。
EPOLLOUT：表示文件描述符可写。
EPOLLERR：表示发生错误。
EPOLLHUP：表示挂起事件。
EPOLLET：边缘触发模式（Edge Triggered），意味着在状态变化时才通知。
使用示例：
struct epoll_event event;
event.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 监听可读事件，设置为边缘触发模式
event.data.fd = socket_fd; // 关联的文件描述符
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
功能：等待事件发生，返回已就绪的个数。
参数：
- epfd：由 epoll_create 返回的 epoll 文件描述符。
- events：保存就绪事件。
- maxevents：events 数组的大小。
- timeout：等待的时间，单位是毫秒。可以设置为 0（不阻塞），-1（永久等待），或正值（指定超时时间）。
- 返回值：成功时返回就绪事件的数量，失败返回 -1 并设置 errno。
3.2.epoll原理解析
当调用 epoll_create 时，内核会执行以下操作：
- L创建一个 eventpoll 结构体实例，用于管理注册的文件描述符及其事件。
- 返回一个文件描述符（fd），该 fd 代表了 eventpoll 结构体。
eventpoll 结构体内容：
struct eventpoll {
struct list_head wq_entry; // 等待队列条目，用于管理等待事件的线程
struct hlist_head rdlist; // 用于管理注册的可读事件的文件描述符
struct hlist_head pr_list; // 用于优先级处理的链表
struct rb_root rbr_tree; // 红黑树，管理注册的文件描述符
struct rb_root rbr_wait; // 等待事件的红黑树
wait_queue_head_t wait; // 等待队列，用于线程调度
int epfd; // epoll 文件描述符
int wakeup; // 唤醒标志
// 其他字段...
};
主要使用过程解析：连接基于tcp实现的epoll多客户端网络服务器后，将需要监控的fd添加到红黑树（rbr_tree），等待网卡数据就绪发送中断信号，将数据向上交付后，在红黑树查找到对应的fd，将此结点（包含fd和对应事件）插入就绪队列中（wq_entry），便于用户调用epoll_wait获取就绪节点。
epoll模型原理：
2.3.基于 select 的多客户端网络服务器
#pragma once
#include <iostream>
#include <memory>
#include <sys/epoll.h>
#include "Socket.hpp"
#include "Epoller.hpp"
using namespace std;
// 定义事件常量
const int num = 64; // epoll 事件数组的最大数量
// EpollServer 类，用于处理基于 epoll 的服务器逻辑
class EpollServer
{
public:
// 构造函数，初始化端口、监听套接字和 epoller
EpollServer(uint16_t port)
: _port(port),
_listsocket_ptr(new Sock()), // 创建一个新的套接字对象
_epoller_ptr(new Epoller()) // 创建一个新的 epoller 对象
{
}
// 初始化服务器
void Init()
{
_listsocket_ptr->Socket(); // 创建套接字
_listsocket_ptr->Bind(_port); // 绑定端口
_listsocket_ptr->Listen(); // 开始监听
}
// 接收新连接
void Accepter()
{
string clientip; // 客户端 IP 地址
uint16_t clientport; // 客户端端口
int sock = _listsocket_ptr->Accept(&clientip, &clientport); // 接收新连接
if (sock > 0)
{
// 将新连接的套接字添加到 epoll 中进行事件监听
_epoller_ptr->EpllerUpdate(EPOLL_CTL_ADD, sock, EPOLLIN);
}
}
// 测试用的接收函数
void Recver(int fd)
{
char buffer[1024]; // 接收缓冲区
ssize_t n = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1); // 读取数据
if (n > 0)
{
buffer[n] = 0; // 确保字符串结束
cout << "get a messge: " << buffer << endl; // 输出接收到的消息
// 发送回显消息
string echo_str = "server echo $ ";
echo_str += buffer;
write(fd, echo_str.c_str(), echo_str.size());
}
else if (n == 0)
{
_epoller_ptr->EpllerUpdate(EPOLL_CTL_DEL, fd, 0); // 从 epoll 中移除
close(fd); // 关闭套接字
}
else
{
// 发生接收错误
_epoller_ptr->EpllerUpdate(EPOLL_CTL_DEL, fd, 0); // 从 epoll 中移除
close(fd); // 关闭套接字
}
}
// 分发事件处理
void Dispatcher(struct epoll_event revs[], int num)
{
for (int i = 0; i < num; i++)
{
uint32_t events = revs[i].events; // 获取事件类型
int fd = revs[i].data.fd; // 获取文件描述符
if (events & EPOLLIN) // 可读事件
{
if (fd == _listsocket_ptr->Fd()) // 如果是监听套接字
{
Accepter(); // 接受新连接
}
else
{
// 处理普通套接字的可读事件
Recver(fd);
}
}
else
{}
}
}
// 启动服务器
void Start()
{
// 将监听套接字添加到 epoll 中进行事件监听
_epoller_ptr->EpllerUpdate(EPOLL_CTL_ADD, _listsocket_ptr->Fd(), EPOLLIN);
struct epoll_event temp[num]; // 创建事件数组
while(true)
{
int n = _epoller_ptr->EpollerWait(revs, num); // 等待事件发生
if (n > 0)
{
// 有事件就绪
Dispatcher(temp, n); // 分发事件
}
else if (n == 0)
{
lg(Info, "time out ..."); // 超时日志
}
else
{
lg(Error, "epll wait error"); // 错误日志
}
}
}
// 析构函数，关闭监听套接字
~EpollServer()
{
_listsocket_ptr->Close(); // 关闭监听套接字
}
private:
shared_ptr<Sock> _listsocket_ptr; // 监听套接字指针
shared_ptr<Epoller> _epoller_ptr; // epoller 指针
uint16_t _port; // 服务器端口
};
Epoll.hpp
#pragma once
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <sys/epoll.h>
class Epoller
{
static const int size = 128;
public:
Epoller()
{
_epfd = epoll_create(size);
if (_epfd == -1)
{}
else
{
cout<<"epoll_create success "<<_epfd<<endl;
}
}
int EpollerWait(struct epoll_event revents[], int num)
{
int n = epoll_wait(_epfd, revents, num, -1);
return n;
}
int EpllerUpdate(int oper, int sock, uint32_t event)
{
int n = 0;
if (oper == EPOLL_CTL_DEL)
{
n = epoll_ctl(_epfd, oper, sock, nullptr);
if (n != 0)
{
cout<<"epoll_ctl error"<<endl;
}
}
else
{
struct epoll_event ev;
ev.events = event;
ev.data.fd = sock;
n = epoll_ctl(_epfd, oper, sock, &ev);
if (n != 0)
{
cout<<"epoll_ctl error"<<endl;
}
}
return n;
}
~Epoller()
{
if (_epfd >= 0)
close(_epfd);
}
private:
int _epfd;
int _timeout{1000};
};
3.4.epoll的优点
- 高性能：相比于 select 和 poll，epoll 在处理大量文件描述符时性能更优，尤其是在有很多文件描述符处于非活动状态时。epoll
使用内核中的红黑树和链表来管理文件描述符，能够快速地插入、删除和查找事件。- 支持边缘触发和水平触发：epoll 支持两种工作模式：水平触发（Level Triggered, LT）：默认模式，只有当文件描述符处于可读或可写状态时，epoll_wait 才会返回。边缘触发（Edge Triggered,
ET）：只有在状态改变时才会通知，这意味着你需要在事件发生时一次性读取所有数据，这种模式更加高效，但需要开发者小心处理。- 不限制文件描述符数量：epoll 可以处理的文件描述符数量大于 select 的 1024 限制，具体数量仅受系统资源限制。
- 减少上下文切换：epoll 通过在内核中管理事件，减少了用户空间和内核空间之间的切换，从而提高了性能。
三.LT和ET
epoll 的 LT 和 ET 模式解析
epoll 提供了两种工作模式：水平触发（Level Triggered, LT）和边缘触发（Edge Triggered, ET）。这两种模式适用于不同的场景，epoll默认是LT。
1. 水平触发（LT）
- 工作方式：
- 在 LT 模式下，只要文件描述符处于可读或可写状态，
epoll_wait就会返回该文件描述符。 - 如果文件描述符有未读的数据，
epoll_wait会多次通知，即使在没有新数据到达的情况下，只要状态满足条件，它都会返回，支持阻塞读写和非阻塞读写。
- 在 LT 模式下，只要文件描述符处于可读或可写状态，
2. 边缘触发（ET）
-
工作方式：
- 在 ET 模式下，
epoll_wait只在状态变化时通知事件。例如，文件描述符从不可读变为可读时，才会触发。 - 一旦事件被触发，开发者需要尽可能地读取所有可用数据，直到
EAGAIN错误出现，只支持非阻塞的读写。每次通知都必须把本轮的数据全取走，必须非阻塞读。
- 在 ET 模式下，
-
LT 适用场景：
- 简单的应用场景，或者对性能要求不高的情况。
- 需要处理大量连接但不要求高并发性能的应用。
-
ET 适用场景：
- 高性能网络服务，处理大量并发连接的场景，如高负载的 Web 服务器。
- 需要尽量减少系统调用次数，提升性能的应用。
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