epoll 和 select /poll的区别
epoll API函数
epoll_create()
epoll_ctl()
epoll_wait()
epoll的使用
- 操作步骤
epoll的工作模式
- 4.1 水平模式
- 4.2边沿模式
  - 4.2.1 ET模式设置
  - 4.2.2 设置非阻塞

epoll 和 select /poll的区别

对于待检测集合select和poll是基于线性方式处理的，epoll是基于红黑树来管理待检测集合的。
select和poll每次都会线性扫描整个待检测集合，集合越大速度越慢，epoll使用的是回调机制，效率高，处理效率也不会随着检测集合的变大而下降
select和poll工作过程中存在内核/用户空间数据的频繁拷贝问题，在epoll中内核和用户区使用的是共享内存（基于mmap内存映射区实现），省去了不必要的内存拷贝。
程序猿需要对select和poll返回的集合进行判断才能知道哪些文件描述符是就绪的，通过epoll可以直接得到已就绪的文件描述符集合，无需再次检测告诉我们有多个文件描述符就绪，并且是哪几个ABCD
使用 epoll 没有最大文件描述符的限制，仅受系统中进程能打开的最大文件数目限制
当多路复用的文件数量庞大、IO 流量频繁的时候，一般不太适合使用 select () 和 poll ()，这种情况下 select () 和 poll () 表现较差，推荐使用 epoll ()。

epoll API函数

#include <sys/epoll.h>
// 创建epoll实例，通过一棵红黑树管理待检测集合
int epoll_create(int size);
// 管理红黑树上的文件描述符(添加、修改、删除)
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
// 检测epoll树中是否有就绪的文件描述符
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

epoll 将这两个操作分开，先用 epoll_ctl() 维护等待队列，再调用 epoll_wait() 阻塞进程（解耦）。通过下图的对比显而易见，epoll 的效率得到了提升。

epoll_create()

函数的作用是创建一个红黑树模型的实例，用于管理待检测的文件描述符的集合。

int epoll_create(int size);

函数参数 size：在 Linux 内核 2.6.8 版本以后，这个参数是被忽略的，只需要指定一个大于 0 的数值就可以了。函数返回值：
失败：返回 - 1
成功：返回一个有效的文件描述符，通过这个文件描述符就可以访问创建的 epoll 实例了

epoll_ctl()

函数的作用是管理红黑树实例上的节点，可以进行添加、删除、修改操作。

// 联合体, 多个变量共用同一块内存        
typedef union epoll_data {
     void        *ptr;
    int          fd;    // 通常情况下使用这个成员, 和epoll_ctl的第三个参数相同即可
    uint32_t     u32;
    uint64_t     u64;
} epoll_data_t;
struct epoll_event {
    uint32_t     events;      /* Epoll events */
    epoll_data_t data;        /* User data variable */
};
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

函数参数：

epfd：epoll_create () 函数的返回值，通过这个参数找到 epoll 实例
op：这是一个枚举值，控制通过该函数执行什么操作
- EPOLL_CTL_ADD：往 epoll 模型中添加新的节点、
- EPOLL_CTL_MOD：修改 epoll 模型中已经存在的节点
- EPOLL_CTL_DEL：删除 epoll 模型中的指定的节点
fd：文件描述符，即要添加 / 修改 / 删除的文件描述符
event：epoll 事件，用来修饰第三个参数对应的文件描述符的，指定检测这个文件描述符的什么事件
- events：委托 epoll 检测的事件
  - EPOLLIN：读事件，接收数据，检测读缓冲区，如果有数据该文件描述符就绪
  - EPOLLOUT：写事件，发送数据，检测写缓冲区，如果可写该文件描述符就绪
  - EPOLLERR：异常事件
  - EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读
  - EPOLLET：将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)而言的
  - EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里

data：用户数据变量，这是一个联合体类型，通常情况下使用里边的 fd 成员，用于存储待检测的文件描述符的值，在调用 epoll_wait() 函数的时候这个值会被传出。

函数返回值：
失败：返回 - 1
成功：返回 0

epoll_wait()

函数的作用是检测创建的 epoll 实例中有没有就绪的文件描述符。

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

函数参数

epfd：epoll_create() 函数的返回值，通过这个参数找到epoll实例
events：传出参数，这是一个结构体数组的地址，里边存储了已就绪的文件描述符的信息
maxevents：修饰第二个参数，结构体数组的容量（元素个数）
timeout：如果检测的 epoll 实例中没有已就绪的文件描述符，该函数阻塞的时长，单位 ms 毫秒
- 0：函数不阻塞，不管 epoll 实例中有没有就绪的文件描述符，函数被调用后都直接返回
- 大于 0：如果 epoll 实例中没有已就绪的文件描述符，函数阻塞对应的毫秒数再返回
- -1：函数一直阻塞，直到 epoll 实例中有已就绪的文件描述符之后才解除阻塞

函数的返回值

成功
- 0 ：函数是阻塞被强制解除了，没有检测到满足条件的文件描述符
- 大于 0：检测到的已就绪的文件描述符的总个数
失败
- 返回-1；

epoll的使用

操作步骤

创建监听的套接字
```
int lfd = socekt(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
```
2.设置端口复用（可选）
```
int opt = 1;
setsockopt(lfd,SOL_SOCKET,SO_TRUSEADDR,&opt,sizeof(opt));
```
3.使用本地的IP与端口和监听的套接字进行绑定 ```c int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

4.给监听的台阶自设置监听
```c
listen(lfd, 128);

5.创建epoll实例对象

int epfd = epoll_create(100);

6.将用于监听的套接字添加到epoll实例中

struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN;    // 检测lfd读读缓冲区是否有数据
ev.data.fd = lfd;
int ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &ev);

7.检测添加到epoll实例中的文件描述符是否已就绪，并将这些已就绪的文件描述符进行处理

int num = epoll_wait(epfd, evs, size, -1);

如果是监听的文件描述符，和新客户端建立连接，将得到的文件描述符添加到epoll实例中

int cfd = accept(curfd, NULL, NULL);
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = cfd;
// 新得到的文件描述符添加到epoll模型中, 下一轮循环的时候就可以被检测了
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &ev);

如果是通信的文件描述符，和对应的客户端通信，如果连接已断开，将该文件描述符从epoll实例中删除
```
int len = recv(curfd, buf, sizeof(buf), 0);
if(len == 0)
{
  // 将这个文件描述符从epoll模型中删除
  epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, curfd, NULL);
  close(curfd);
}
else if(len > 0)
{
  send(curfd, buf, len, 0);
}
```
epoll的工作模式

4.1 水平模式
水平模式可以简称为 LT 模式，LT（level triggered）是缺省的工作方式，并且同时支持block和no-block socket。在这种做法中，内核通知使用者哪些文件描述符已经就绪，之后就可以对这些已就绪的文件描述符进行 IO 操作了。如果我们不作任何操作，内核还是会继续通知使用者。

水平模式的特点：

读事件：如果文件描述符对应的读缓冲区还有数据，读事件就会被触发，epoll_wait () 解除阻塞
- 当读事件被触发，epoll_wait () 解除阻塞，之后就可以接收数据了
- 如果接收数据的 buf 很小，不能全部将缓冲区数据读出，那么读事件会继续被触发，直到数据被全部读出，如果接收数据的内存相对较大，读数据的效率也会相对较高（减少了读数据的次数）
- 因为读数据是被动的，必须要通过读事件才能知道有数据到达了，因此对于读事件的检测是必须的
写事件：如果文件描述符对应的写缓冲区可写，写事件就会被触发，epoll_wait () 解除阻塞
- 当写事件被触发，epoll_wait () 解除阻塞，之后就可以将数据写入到写缓冲区了
- 写事件的触发发生在写数据之前而不是之后，被写入到写缓冲区中的数据是由内核自动发送出去的
- 如果写缓冲区没有被写满，写事件会一直被触发
- 因为写数据是主动的，并且写缓冲区一般情况下都是可写的（缓冲区不满），因此对于写事件的检测不是必须的
  4.2边沿模式
  边沿模式可以简称为 ET 模式，ET（edge-triggered）是高速工作方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当文件描述符从未就绪变为就绪时，内核会通过epoll通知使用者。然后它会假设使用者知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知（only once）。如果我们对这个文件描述符做 IO 操作，从而导致它再次变成未就绪，当这个未就绪的文件描述符再次变成就绪状态，内核会再次进行通知，并且还是只通知一次。ET模式在很大程度上减少了epoll事件被重复触发的次数，因此效率要比LT模式高。、

边沿模式的特点:

读事件：当读缓冲区有新的数据进入，读事件被触发一次，没有新数据不会触发该事件
- 如果有新数据进入到读缓冲区，读事件被触发，epoll_wait () 解除阻塞
- 读事件被触发，可以通过调用 read ()/recv () 函数将缓冲区数据读出
  - 如果数据没有被全部读走，并且没有新数据进入，读事件不会再次触发，只通知一次
  - 如果数据被全部读走或者只读走一部分，此时有新数据进入，读事件被触发，并且只通知一次
写事件：当写缓冲区状态可写，写事件只会触发一次
- 如果写缓冲区被检测到可写，写事件被触发，epoll_wait () 解除阻塞
- 写事件被触发，就可以通过调用 write ()/send () 函数，将数据写入到写缓冲区中
  - 写缓冲区从不满到被写满，期间写事件只会被触发一次
  - 写缓冲区从满到不满，状态变为可写，写事件只会被触发一次

综上所述：epoll 的边沿模式下 epoll_wait () 检测到文件描述符有新事件才会通知，如果不是新的事件就不通知，通知的次数比水平模式少，效率比水平模式要高。

4.2.1 ET模式设置

边沿模式不是默认的 epoll 模式，需要额外进行设置。epoll 设置边沿模式是非常简单的，epoll 管理的红黑树示例中每个节点都是 struct epoll_event 类型，只需要将 EPOLLET 添加到结构体的 events 成员中即可：

struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;    // 设置边沿模式

4.2.2 设置非阻塞

对于写事件的触发一般情况下是不需要进行检测的，因为写缓冲区大部分情况下都是有足够的空间可以进行数据的写入。对于读事件的触发就必须要检测了，因为服务器也不知道客户端什么时候发送数据，如果使用 epoll 的边沿模式进行读事件的检测，有新数据达到只会通知一次，那么必须要保证得到通知后将数据全部从读缓冲区中读出。那么，应该如何读这些数据呢？

方式1：准备一块特别大的内存，用于存储从读缓冲区中读出的数据，但是这种方式有很大的弊端：
- 内存的大小没有办法界定，太大浪费内存，太小又不够用
- 系统能够分配的最大堆内存也是有上限的，栈内存就更不必多言了

方式2：循环接收数据

int len = 0;
while((len = recv(curfd, buf, sizeof(buf), 0)) > 0)
{
 // 数据处理...
}

这样做也是有弊端的，因为套接字操作默认是阻塞的，当读缓冲区数据被读完之后，读操作就阻塞了也就是调用的 read()/recv() 函数被阻塞了，当前进程 / 线程被阻塞之后就无法处理其他操作了。
要解决阻塞问题，就需要将套接字默认的阻塞行为修改为非阻塞，需要使用 fcntl() 函数进行处理：

// 设置完成之后, 读写都变成了非阻塞模式
int flag = fcntl(cfd, F_GETFL);
flag |= O_NONBLOCK;                                                        
fcntl(cfd, F_SETFL, flag);

通过上述分析就可以得出一个结论：epoll 在边沿模式下，必须要将套接字设置为非阻塞模式，但是，这样就会引发另外的一个 bug，在非阻塞模式下，循环地将读缓冲区数据读到本地内存中，当缓冲区数据被读完了，调用的 read()/recv() 函数还会继续从缓冲区中读数据，此时函数调用就失败了，返回 - 1，对应的全局变量 errno 值为 EAGAIN 或者 EWOULDBLOCK 如果打印错误信息会得到如下的信息：Resource temporarily unavailable

epoll

epoll 和 select /poll的区别

epoll API函数

epoll_create()

epoll_ctl()

epoll_wait()

epoll的 使用

操作步骤

epoll的工作模式

4.1 水平模式

4.2边沿模式

4.2.1 ET模式设置

4.2.2 设置非阻塞

epoll的使用