epoll模型、边缘触发和条件触发记录-526互联

参考：https://blog.csdn.net/liu0808/article/details/52980413
epoll模型
- 三大函数：epoll_create，epoll_wait， epoll_ctl ，是Linux独有的函数，因为它需要linux内核支持。
- 头文件<sys/epoll.h>
- epoll_create
  - int epoll_create(int size);
    - 成功时返回epoll文件描述符，失败时返回-1。
    - size：epoll实例的大小。
  - 该函数从2.3.2版本的开始加入的，2.6版开始引入内核。Linux最新的内核稳定版本已经到了5.8.14，长期支持版本到了5.4.70。从2.6.8内核开始的Linux，会忽略这个参数，但是必须要大于0。
- epoll_ctl
  - int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event);
    - 成功时返回0，失败时返回-1。
    - epfd --- epoll_create返回的文件描述符。
    - op --- 指定监视对象的操作，如添加、更改、删除等。
      - EPOLL_CTL_ADD，EPOLL_CTL_MOD，EPOLL_CTL_DEL
    - fd --- 注册需要受监视的对象的文件描述符。
    - event 监视对象的事件类型。
      - 其中events字段表示要监听的事件类型，可以是以下值之一：
        
        EPOLLIN：表示对应的socket缓冲区有数据可读(当又收到了对端的一些数据，就会触发；或者作为服务端时有连接连过来)
        
        EPOLLOUT：输出缓冲已为空，表示对应socket缓冲区可写（由于EPOLLLET边缘触发方式更加高效，所以一般都使用边缘触发方式）
        
        EPOLLPRI：收到OOB数据的情况（优先级的区别，OOB应该是紧急事件）。
        
        EPOLLRDHUP：断开连接或半关闭（有其中一边关闭）的情况，这在边缘触发方式下非常有用。
        
        EPOLLHUP：表示文件描述符被挂起
        
        EPOLLERR：发生错误。
        
        EPOLLET：表示将epoll设置为边缘触发模式。
        
        EPOLLONESHOT：设置为一次性事件。发生一次事件后，相应文件描述符不再收到事件通知。需要搭配epoll_ctl函数的二参使用
        
        EPOLLCTL_MOD：再次设置事件。
      - data字段表示用户数据，它的类型是一个union，可以存放一个指针或文件描述符等数据。它的定义如下：
      - 其中，ptr可以指向任何类型的用户数据，fd表示文件描述符，u32和u64分别表示一个32位和64位的无符号整数。使用时，用户可以将自己需要的数据存放到这个字段中，当事件触发时，epoll系统调用会返回这个数据，以便用户处理事件。
  - ps：要监视谁，就把谁epoll_ctl处理一下。
- epoll_wait
  - int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event*events,int maxevents,int timeout);
    - 成功时返回发生事件的文件描述符的数目，失败时返回-1。
    - epfd 表示事件发生监视范围的epol例程的文件描述符
    - events 保存发生事件的文件描述符集合的结构体地址值。
    - maxevents 第二个参数中可以保存的最大事件数目。
    - Timeout：以毫秒为单位的等待时间，传递-1时，一直等待直到发生事件。比select的timeout精度低，因此select一般也被用为高精度的定时器。
边缘触发和条件触发，还有IO的阻塞/非阻塞模式（https://blog.csdn.net/liu0808/article/details/52980413）
- Level_triggered(水平触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据一次性全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用 epoll_wait()时，它还会通知你在没读写完的文件描述符上继续读写，当然如果你一直不去读写，它会每次都通知你！！！如果系统中有大量你不需要读写的就绪文件描述符，则它们每次都会返回，这样就会大大降低你检索自己关心的就绪文件描述符的效率！！！
- Edge_triggered(边缘触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用epoll_wait()时，它不会通知你，也就是它只会通知你一次，直到该文件描述符上出现第二次可读写事件才会通知你！！！这种模式比水平触发效率高，系统不会充斥大量你不关心的就绪文件描述符！！！
- 阻塞IO：当你去读一个阻塞的文件描述符时，如果在该文件描述符上没有数据可读，那么它会一直阻塞(通俗一点就是一直卡在调用函数那里)，直到有数据可读。当你去写一个阻塞的文件描述符时，如果在该文件描述符上没有空间(通常是缓冲区满了)可写，那么它会一直阻塞，直到有空间可写。以上的读和写我们统一指在某个文件描述符进行的操作，不单单指真正的读数据，写数据，还包括接收连接accept()，发起连接connect()等操作...
- 非阻塞IO：当你去读写一个非阻塞的文件描述符时，不管可不可以读写，它都会立即返回，返回成功说明读写操作完成了，返回失败会设置相应errno状态码，根据这个errno可以进一步执行其他处理。它不会像阻塞IO那样，卡在那里不动！！！
- 几种IO模型的触发方式：
  - select()，poll()模型都是水平触发模式；
  - 信号驱动IO是边缘触发模式；
  - epoll()模型既支持水平触发，也支持边缘触发，默认是水平触发。
- 通过实际例子来看看epoll的水平出发和边缘触发，以及阻塞IO和非阻塞IO对它们的影响。下面假设水平触发为LT，边缘触发为ET；服务端用于监听的socket文件描述符为sockSrv，accept返回的用于读写客户端的文件描述符为sockCli。（下面不涉及阻塞的sockSrv，因为epoll_wait()返回必定是已就绪的连接，设不设置阻塞accept()都会立即返回。存在特例：设置阻塞的监听sock，当客户端发起连接请求时服务端繁忙没顾上accept，等回头accept时客户端自己已经断开了，此时当服务器到达accept时会发生阻塞。很好理解，客户端发来了消息然后自己毙了，但是服务端并不知道客户端毙了，所以会卡在accept）
  - 1> 水平触发的非阻塞sockSrv
    - 因为水平触发在缓冲区中有可读数据时会在每次epoll_wait提示sockSrv去读，因此都会accept成功。
  - 2> 边缘触发的非阻塞sockSrv
    - 因为边缘触发，在高并发的情况下sockSrv来不及及时处理accept，可能在等待的这段时间内发来了多个可读通知，实际上这些通知被冲抵了，等sockSrv腾出手来处理时它实际上只接收到一个（最后一个），因此它也只会做一次accept，因此会错过一些遗留在缓冲区的信息。当然它可以用循环的方式accept，把缓冲区里的东西读干净再忙别的，但这在代码上无意增加了工作量。
  - 3> 水平触发的阻塞sockCli
    - 单次读取（√）：每次只读自己buf缓冲区大小的数据，但因为是水平触发epoll_wait每次都会提醒去读，所以不会落下数据。只有缓冲区有数据时epoll_wait才会提醒sockCli去读，因此也不会阻塞在recv。
    - 循环读取（×）：如果是阻塞状态，在不知道要读多少数据时不要用循环读取，因为我们不知道何时该停止，如果没数据可读，它就会阻塞在recv，直到有数据可读。如果这个时候，用另一个客户端去连接，服务器不能受理这个新的客户端！！！
    - 对于写（×），只要输出缓冲区还有空间，水平触发会不断提醒你去写，这很烦；如果写的时候输出缓冲区满了，阻塞的sockCli就会使它阻塞在send那等着空间被腾出来。
  - 4> 水平触发的非阻塞sockCli
    - 单次读取（√）：同3的单次读取。
    - 循环读取（乄）：非阻塞状态，没数据了就会返回，因此对水平触发的非阻塞sockCli，单次、循环读取都ok。
    - 对于写（乄），只要输出缓冲区还有空间，水平触发会不断提醒你去写，这很烦，你会在就绪描述符里看到很多你不想要的执行写操作的描述符，影响搜索效率，但它没错；还好它不会在写满输出缓冲区时阻塞在send那。
  - 5> 边缘触发的阻塞sockCli
    - 单次读取（×）：每次只读自己buf缓冲区大小的数据，就算输入缓冲区还有数据也不管，直到epoll_wait下次发来读信号。有遗留数据，所以会干扰下一个事件。
    - 循环读取（×）：同3的循环读取。
    - 对于写（×），如果写的时候输出缓冲区满了，阻塞的sockCli就会使它阻塞在send那等着空间被腾出来。
  - 6> 边缘触发的非阻塞sockCli
    - 单次读取（×）：同5的单次读取
    - 循环读取（√）：因为不会阻塞，可以通过循环读取输入缓冲区的所有数据，挺好地完成任务。同4的循环读取。
    - 对于写（√），它只会提醒你写一次，且输出缓冲区也不会阻塞在那，非常好，就是要注意用循环写把你这次要写的内容写完。
- 总结
  - 1.对于监听的sock，最好使用水平触发模式，边缘触发模式会导致高并发情况下，有的客户端会连接不上。如果非要使用边缘触发，网上有的方案是用while来循环accept()。
  - 2.对于读写的sock，水平触发模式下，阻塞和非阻塞效果都一样，不过为了防止特殊情况，还是建议设置非阻塞。其次水平触发模式下不要用循环读取数据，本身输入缓冲区有数据水平触发就会叫个不停，所以别给自己找无谓的麻烦。
  - 3.对于读写的sock，边缘触发模式下，必须使用非阻塞IO，并要一次性全部读写完数据（也就是循环读写）。