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标题: Linux的epoll使用LT+非阻塞IO和ET+非阻塞IO有效率上的区别吗？ [打印本页]

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作者: 明天过后by    时间: 2021-4-14 18:34
标题: Linux的epoll使用LT+非阻塞IO和ET+非阻塞IO有效率上的区别吗？
问题：

Linux 的 epoll 使用 LT + 非阻塞 IO 和 ET + 非阻塞 IO 有效率上的区别吗？
问题补充：请看清楚。。都是非阻塞IO，这是否意味着他们的系统调用次数基本是一致的？那么ET+非阻塞存在的意义是什么呢？

综合 select 和 poll 的一些优缺点，Linux 从内核 2.6 版本开始引入了更高效的 epoll 模型，本文我们来详细介绍 epoll 模型。
要想使用 epoll 模型，必须先需要创建一个 epollfd，这需要使用 epoll_create 函数去创建：
#include int epoll_create(int size);参数 size 从 Linux 2.6.8 以后就不再使用，但是必须设置一个大于 0 的值。epoll_create 函数调用成功返回一个非负值的 epollfd，调用失败返回 -1。
有了 epollfd 之后，我们需要将我们需要检测事件的其他 fd 绑定到这个 epollfd 上，或者修改一个已经绑定上去的 fd 的事件类型，或者在不需要时将 fd 从 epollfd 上解绑，这都可以使用 epoll_ctl 函数：
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event);参数说明：

• 参数 epfd 即上文提到的 epollfd；
  
• 参数 op，操作类型，取值有 EPOLL_CTL_ADD、EPOLL_CTL_MOD 和 EPOLL_CTL_DEL，分别表示向 epollfd 上添加、修改和移除一个其他 fd，当取值是 EPOLL_CTL_DEL，第四个参数 event 忽略不计，可以设置为 NULL；
  
• 参数 fd，即需要被操作的 fd；
  
• 参数 event，这是一个 epoll_event 结构体的地址，epoll_event 结构体定义如下：
  

struct epoll_event{uint32_t events; /* 需要检测的 fd 事件，取值与 poll 函数一样 */epoll_data_t data; /* 用户自定义数据 */};epoll_event 结构体的 data 字段的类型是 epoll_data_t，我们可以利用这个字段设置一个自己的自定义数据，它本质上是一个 Union 对象，在 64 位操作系统中其大小是 8 字节，其定义如下：
typedef union epoll_data{void* ptr;int fd;uint32_t u32;uint64_t u64;} epoll_data_t;

• 函数返回值：epoll_ctl 调用成功返回 0，调用失败返回 -1，你可以通过 errno 错误码获取具体的错误原因。
  

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents, int timeout);参数的形式和 poll 函数很类似，参数 events 是一个 epoll_event 结构数组的首地址，这是一个输出参数，函数调用成功后，events 中存放的是与就绪事件相关 epoll_event 结构体数组；参数 maxevents 是数组元素的个数；timeout 是超时时间，单位是毫秒，如果设置为 0，epoll_wait 会立即返回。
当 epoll_wait 调用成功会返回有事件的 fd 数目；如果返回 0 表示超时；调用失败返回 -1。
epoll_wait 使用示例如下：
while (true){epoll_event epoll_events[1024];int n = epoll_wait(epollfd, epoll_events, 1024, 1000);if (n < 0){//被信号中断if (errno == EINTR)continue;//出错，退出break;}else if (n == 0){//超时，继续continue;}for (size_t i = 0; i < n; ++i){// 处理可读事件if (epoll_events.events & EPOLLIN){}// 处理可写事件else if (epoll_events.events & EPOLLOUT){}//处理出错事件else if (epoll_events.events & EPOLLERR){}}}通过前面介绍 poll 与 epoll_wait 函数的介绍，我们可以发现：
epoll_wait 函数调用完之后，我们可以直接在 event 参数中拿到所有有事件就绪的 fd，直接处理即可（event 参数仅仅是个出参）；而 poll 函数的事件集合调用前后数量都未改变，只不过调用前我们通过 pollfd 结构体的 events 字段设置待检测事件，调用后我们需要通过 pollfd 结构体的 revents 字段去检测就绪的事件（ 参数 fds 既是入参也是出参）。
举个生活中的例子，某人不断给你一些苹果，这些苹果有生有熟，调用 epoll_wait 相当于：
1. 你把苹果挨个投入到 epoll 机器中(调用 epoll_ctl);2. 调用 epoll_wait 加工，你直接通过另外一个袋子就能拿到所有熟苹果。调用 poll 相当于：
1. 把收到的苹果装入一个袋子里面然后调用 poll 加工；2. 调用结束后，拿到原来的袋子，袋子中还是原来那么多苹果，只不过熟苹果被贴上了标签纸，你还是需要挨个去查看标签纸挑选熟苹果。当然，这并不意味着，poll 函数的效率不如 epoll_wait，一般在 fd 数量比较多，但某段时间内，就绪事件 fd 数量较少的情况下，epoll_wait 才会体现出它的优势，也就是说 socket 连接数量较大时而活跃连接较少时 epoll 模型更高效。
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与 poll 的事件宏相比，epoll 新增了一个事件宏 EPOLLET，这就是所谓的边缘触发模式（Edge Trigger，ET），而默认的模式我们称为 水平触发模式（Level Trigger，LT）。这两种模式的区别在于：

• 对于水平触发模式，一个事件只要有，就会一直触发；
  
• 对于边缘触发模式，只有一个事件从无到有才会触发。
  

这两个词汇来自电学术语，你可以将 fd 上有数据认为是高电平，没有数据认为是低电平，将 fd 可写认为是高电平，fd 不可写认为是低电平。那么水平模式的触发条件是状态处于高电平，而边缘模式的触发条件是新来一次电信号将当前状态变为高电平，即：
水平模式的触发条件
1. 低电平 => 高电平2. 处于高电平状态边缘模式的触发条件
1. 低电平 => 高电平说的有点抽象，以 socket 的读事件为例，对于水平模式，只要 socket 上有未读完的数据，就会一直产生 POLLIN 事件；而对于边缘模式，socket 上每新来一次数据就会触发一次，如果上一次触发后，未将 socket 上的数据读完，也不会再触发，除非再新来一次数据。对于 socket 写事件，如果 socket 的 TCP 窗口一直不饱和，会一直触发 POLLOUT 事件；而对于边缘模式，只会触发一次，除非 TCP 窗口由不饱和变成饱和再一次变成不饱和，才会再次触发 POLLOUT 事件。
socket 可读事件水平模式触发条件：
1. socket上无数据 => socket上有数据2. socket处于有数据状态socket 可读事件边缘模式触发条件：
1. socket上无数据 => socket上有数据2. socket又新来一次数据socket 可写事件水平模式触发条件：
1. socket可写 => socket可写2. socket不可写 => socket可写socket 可写事件边缘模式触发条件：
1. socket不可写 => socket可写也就是说，如果对于一个非阻塞 socket，如果使用 epoll 边缘模式去检测数据是否可读，触发可读事件以后，一定要一次性把 socket 上的数据收取干净才行，也就是说一定要循环调用 recv 函数直到 recv 出错，错误码是EWOULDBLOCK（EAGAIN 一样）（此时表示 socket 上本次数据已经读完）；如果使用水平模式，则不用，你可以根据业务一次性收取固定的字节数，或者收完为止。边缘模式下收取数据的代码写法示例如下：
bool TcpSession::RecvEtMode{//每次只收取256个字节char buff[256];while (true){ int nRecv = ::recv(clientfd_, buff, 256, 0);if (nRecv == -1){if (errno == EWOULDBLOCK)return true;else if (errno == EINTR)continue;return false;}//对端关闭了socketelse if (nRecv == 0)return false;inputBuffer_.add(buff, (size_t)nRecv);}return true;}下面我们来看几个具体的例子来比较一下 LT 模式与 ET 模式的区别。
先来测试一下 LT 模式 与 ET 模式在处理读事件上的区别。
代码如下：
/** * 验证epoll的LT与ET模式的区别, epoll_server.cpp* zhangyl 2019.04.01*/#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#includeint main{//创建一个监听socketint listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (listenfd == -1){std::cout

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