1. epoll简介
epoll 是Linux内核中的一种可扩展IO事件处理机制，最早在 Linux 2.5.44内核中引入，可被用于代替POSIX select 和 poll 系统调用，并且在具有大量应用程序请求时能够获得较好的性能（ 此时被监视的文件描述符数目非常大，与旧的 select 和 poll 系统调用完成操作所需 O(n) 不同， epoll能在O(1)时间内完成操作，所以性能相当高），epoll 与 FreeBSD的kqueue类似，都向用户空间提供了自己的文件描述符来进行操作。
2. seletc和pool
在linux 没有实现epoll事件驱动机制之前，我们一般选择用select或者poll等IO多路复用的方法来实现并发服务程序。在大数据、高并发、集群等一些名词唱得火热之年代，select和poll的用武之地越来越有限，风头已经被epoll占尽。
select的缺点：
（1）单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制，通常是1024，当然可以更改数量，但由于select采用轮询的方式扫描文件描述符，文件描述符数量越多，性能越差；(在linux内核头文件中，有这样的定义：#define __FD_SETSIZE 1024)
（2）内核 / 用户空间内存拷贝问题，select需要复制大量的句柄数据结构，产生巨大的开销；
（3）select返回的是含有整个句柄的数组，应用程序需要遍历整个数组才能发现哪些句柄发生了事件；
（4）select的触发方式是水平触发，应用程序如果没有完成对一个已经就绪的文件描述符进行IO操作，那么之后每次select调用还是会将这些文件描述符通知进程。
相比select模型，poll使用链表保存文件描述符，因此没有了监视文件数量的限制，但其他三个缺点依然存在。拿select模型为例，假设我们的服务器需要支持100万的并发连接，则在__FD_SETSIZE 为1024的情况下，则我们至少需要开辟1k个进程才能实现100万的并发连接。除了进程间上下文切换的时间消耗外，从内核/用户空间大量的无脑内存拷贝、数组轮询等，是系统难以承受的。因此，基于select模型的服务器程序，要达到10万级别的并发访问，是一个很难完成的任务。因此，该epoll上场了。
3. epoll重要实现
int epoll_create(int size);
创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核需要监听的数目一共有多大。当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close() 关闭，否则可能导致fd被耗尽。
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
epoll的事件注册函数，第一个参数是 epoll_create() 的返回值，第二个参数表示动作，使用如下三个宏来表示：
EPOLL_CTL_ADD //注册新的fd到epfd中； EPOLL_CTL_MOD //修改已经注册的fd的监听事件； EPOLL_CTL_DEL //从epfd中删除一个fd；
第三个参数是需要监听的fd，第四个参数是告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event 结构如下：
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 可以是以下几个宏的集合：
EPOLLIN //表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）； EPOLLOUT //表示对应的文件描述符可以写； EPOLLPRI //表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）； EPOLLERR //表示对应的文件描述符发生错误； EPOLLHUP //表示对应的文件描述符被挂断； EPOLLET //将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。 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。
当对方关闭连接(FIN), EPOLLERR，都可以认为是一种EPOLLIN事件，在read的时候分别有0，-1两个返回值。
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents 告之内核这个events有多大，这个 maxevents 的值不能大于创建 epoll_create() 时的size，参数 timeout 是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。
EPOLL事件有两种模型 Level Triggered (LT) 和 Edge Triggered (ET)：
LT(level triggered，水平触发模式)是缺省的工作方式，并且同时支持 block 和 non-block socket。在这种做法中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作，内核还是会继续通知你的，所以，这种模式编程出错误可能性要小一点。
ET(edge-triggered，边缘触发模式)是高速工作方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epoll告诉你。然后它会假设你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，等到下次有新的数据进来的时候才会再次出发就绪事件。
4. epoll实现服务器和客户端通信
/*主要包含重要的头文件*/#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include // sockaddr_in, "man 7 ip" ,htons#include //poll,pollfd#include //inet_addr,inet_aton#include //read,write#include //gethostbyname#include using namespace std;
#include "intf.h"#include "socket.h"#include#define MAXEVENTS 64struct MSG{ string strBuff; SOCKET s;};// 采用epoll异步机制实现服务器int main(){ // 创建socket string ip = "192.168.176.131"; int port = 1122; TcpSocket tcp(AF_INET, SOCK_STREAM); tcp.Bind(ip, port); tcp.Listen(MAXEVENTS); // 设置socket为O_NONBLOCK int flags = fcntl(tcp.m_Sock, F_GETFL, 0); if(!(flags & O_NONBLOCK)) { flags |= O_NONBLOCK; } int exflags = fcntl(tcp.m_Sock, F_SETFL, 0); if(exflags == -1) { cout << "fcntl F_SETFL o_NONBLOCK faild" << endl; return -1; } // 创建epoll,该参数在新版本的linux中已经没有作用了 int epollftd = epoll_create(MAXEVENTS); if(epollftd == -1) { cout << "epoll create faild" << endl; return -1; } // 将服务区socket描述符添加到epoll epoll_event event; event.events = EPOLLIN | EPOLLET; event.data.fd = tcp.m_Sock; int ret = epoll_ctl(epollftd, EPOLL_CTL_ADD, tcp.m_Sock, &event); if(ret == -1) { cout << "epoll_ctrl EPOLL_CTL_ADD faild" << endl; return -1; } epoll_event *pEvents = (epoll_event *)calloc(MAXEVENTS, sizeof(epoll_event)); if(!pEvents) { cout << "calloc epoll events faild" << endl; return -1; } // 事件处理 while(1) { int nEventNum = epoll_wait(epollftd, pEvents, MAXEVENTS, 500); for(int i = 0; i < nEventNum; i ++) { // 新连接到来 if(pEvents[i].data.fd == tcp.m_Sock) { cout << "准备接收客户端的连接" << endl; SOCKET client = tcp.Accept(); cout << "有客户端连接" << endl; // 添加到队列中 epoll_event ev; ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; ev.data.fd = client; epoll_ctl(epollftd, EPOLL_CTL_ADD, client, &ev); } else if(pEvents[i].events & EPOLLIN) { string strBuff = tcp.Recv(pEvents[i].data.fd); cout << "接收到客户端数据：" << strBuff << endl; if(strBuff == "EOF") { cout << "客户端：" << pEvents[i].data.fd << "请求断开连接" << endl; } string strSend = ""; transform(strBuff.begin(), strBuff.end(), back_inserter(strSend), ::toupper); MSG msg; msg.strBuff = strSend; msg.s = pEvents[i].data.fd; epoll_event ev; ev.data.fd = pEvents[i].data.fd; ev.events = EPOLLOUT | EPOLLET; ev.data.ptr = (void *)&msg; epoll_ctl(epollftd, EPOLL_CTL_MOD, pEvents[i].data.fd, &ev); } else if(pEvents[i].events & EPOLLOUT) { MSG *pMsg = (MSG*)pEvents[i].data.ptr; cout << "向客户端输出信息:" << pMsg->strBuff << endl; int ret = tcp.Send(pMsg->s, pMsg->strBuff); event.data.fd = pMsg->s; event.events = EPOLLIN | EPOLLET; epoll_ctl(epollftd, EPOLL_CTL_MOD, pMsg->s, &event); } else { cout << "其它的处理" << endl; } } } return 0;}
#include "intf.h"#include "socket.h"#define MAXEVENTS 64struct MSG{ string strBuff; SOCKET s;};// 采用epoll异步机制实现客户端int main(){ // 创建socket string ip = "192.168.176.131"; int port = 1122; TcpSocket tcp(AF_INET, SOCK_STREAM); tcp.ConnectSocket(ip, port, SOCK_CLIENT); int pid = fork(); if(pid < 0) { cout << "创建子进程失败" << endl; } else if(pid == 0) { cout << "子进程创建成功，负责向服务器发送消息" << endl; string strBuff = ""; while(getline(cin, strBuff)) { tcp.Send(tcp.m_Sock, strBuff); cout << "客户端发送消息：" << strBuff << endl; if(strBuff == "EOF") { cout << "子进程请求断开连接" << endl; break; } } cout << "子进程断开连接" << endl; exit(0); } else{ cout << "父进程负责接收服务器信息" << endl; while(1) { string strBuff = tcp.Recv(tcp.m_Sock); if(strBuff.length() > 0) { cout << "客户端接收到信息：" << strBuff << endl; if(strBuff == "EOF") { cout << "服务器请求断开连接" << endl; break; } } } wait(NULL); } return 0;} 要了解epoll的具体实现机制可以参考：