思考:高效的餐廳服務(wù)如何實現(xiàn)?
一個顧客來就餐，一個服務(wù)員在顧客點菜期間全程陪同服務(wù)！
一個人來就餐，一個服務(wù)員去服務(wù)，然后客人會看菜單，點菜。 服務(wù)員將菜單給后廚。
二個人來就餐，二個服務(wù)員去服務(wù)……
五個人來就餐，五個服務(wù)員去服務(wù)……
一百個人呢？
如果你是餐廳的老板，你改怎么解決？
Epoll - Reactor 設(shè)計模式
Epoll 與 Reactor 設(shè)計模式的關(guān)系
Epoll是一種I/O多路復(fù)用機制，而Reactor是一種事件驅(qū)動的設(shè)計模式。它們之間有密切的聯(lián)系，可以說Epoll是Reactor模式的一種實現(xiàn)方式。
Reactor模式是一種用于處理并發(fā)I/O操作的設(shè)計模式，其核心思想是將I/O操作分離成兩個階段：事件分發(fā)和事件處理。在事件分發(fā)階段，Reactor模式使用一個事件循環(huán)來等待事件的發(fā)生，并將事件分發(fā)給相應(yīng)的事件處理器。在事件處理階段，事件處理器執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯，從而完成對事件的處理。
Epoll是Linux內(nèi)核提供的一種I/O多路復(fù)用機制，它可以同時監(jiān)控多個文件描述符，當(dāng)其中任意一個文件描述符有事件發(fā)生時，Epoll會通知應(yīng)用程序進(jìn)行相應(yīng)的處理。在Reactor模式中，事件分發(fā)階段可以使用Epoll來實現(xiàn)，通過將文件描述符注冊到Epoll中，等待事件的發(fā)生，并將事件通知給相應(yīng)的事件處理器來處理。
因此，可以說Epoll是Reactor模式的一種實現(xiàn)方式，它提供了高效的I/O事件通知機制，可以幫助應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)高并發(fā)、高性能的網(wǎng)絡(luò)通信。在實際應(yīng)用中，通常會結(jié)合使用Epoll和Reactor模式，以實現(xiàn)更加高效的網(wǎng)絡(luò)編程。
Reactor優(yōu)點
1）響應(yīng)快，不必為單個同步事件所阻塞，雖然Reactor本身依然是同步的；
2）編程相對簡單，可以最大程度的避免復(fù)雜的多線程及同步問題，并且避免了多線程/進(jìn)程的切換開銷；
3）可擴(kuò)展性，可以方便的通過增加Reactor實例個數(shù)來充分利用CPU資源；
4）可復(fù)用性，reactor框架本身與具體事件處理邏輯無關(guān)，具有很高的復(fù)用性；
Epoll - IO多路復(fù)用的用法
-
創(chuàng)建EPOLL 句柄(這一步和select、poll都不一樣，select與poll都是在while循環(huán)中，直接使用select函數(shù)、poll函數(shù)，不需要創(chuàng)建句柄)
int epoll_create(int size); -
向EPOLL對象中添加、修改或者刪除感興趣的事件
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
-
op取值：
EPOLL_CTL_ADD 添加新的事件到epoll中
EPOLL_CTL_MOD 修改EPOLL中的事件
EPOLL_CTL_DEL 刪除epoll中的事件 -
events取值：
EPOLLIN 表示有數(shù)據(jù)可以讀出(接受連接、關(guān)閉連接)
EPOLLOUT 表示連接可以寫入數(shù)據(jù)發(fā)送（向服務(wù)器發(fā)起連接，連接成功事件）
EPOLLERR 表示對應(yīng)的連接發(fā)生錯誤
EPOLLHUP 表示對應(yīng)的連接被掛起
- 收集在epoll監(jiān)控的事件中已經(jīng)發(fā)生的事件（拿到已就緒的事件）
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
epfd： epoll的描述符。
events：則是分配好的 epoll_event結(jié)構(gòu)體數(shù)組，epoll將會把發(fā)生的事件復(fù)制到 events數(shù)組中（events不可以是空指針，內(nèi)核只負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)復(fù)制到這個 events數(shù)組中，不會去幫助我們在用戶態(tài)中分配內(nèi)存。內(nèi)核這種做法效率很高）。
maxevents： 本次可以返回的最大事件數(shù)目，通常maxevents參數(shù)與預(yù)分配的events數(shù)組的大小是相等的。
timeout： 表示在沒有檢測到事件發(fā)生時最多等待的時間（單位為毫秒），如果 timeout為0，立刻返回，不會等待。-1表示無限期阻塞
- 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)：
struct epoll_event{
__uint32_t events;
epoll_data_t data;
};
typedef union epoll_data{
void *ptr;
int fd;//該事件的文件描述符
uint32_t u32;
uint64_t u64;
}epoll_data_t;
web_server示例代碼
// epoll_web_server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <assert.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
// int fd;
typedef struct _ConnectStat ConnectStat;
typedef void (*response_handler)(ConnectStat *stat);
struct _ConnectStat
{
int fd;
char name[64];
char age[64];
struct epoll_event _ev;
int status; // 0 -未登錄 1 - 已登陸
response_handler handler; // 不同頁面的處理函數(shù)
};
// http協(xié)議相關(guān)代碼
ConnectStat *stat_init(int fd);
void connect_handle(int new_fd);
void do_http_respone(ConnectStat *stat);
void do_http_request(ConnectStat *stat);
void welcome_response_handler(ConnectStat *stat);
void commit_respone_handler(ConnectStat *stat);
const char *main_header = "HTTP/1.0 200 OK\r\nServer: Martin Server\r\nContent-Type: text/html\r\nConnection: Close\r\n";
static int epfd = 0;
void usage(const char *argv)
{
printf("%s:[ip][port]\n", argv);
}
void set_nonblock(int fd)
{
int fl = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK);
}
int startup(char *_ip, int _port) // 創(chuàng)建一個套接字，綁定，檢測服務(wù)器
{
// sock
// 1.創(chuàng)建套接字
int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sock < 0)
{
perror("sock");
exit(2);
}
printf("來到端口復(fù)用\n");
// 端口復(fù)用
int opt = 1;
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
// 2.填充本地 sockaddr_in 結(jié)構(gòu)體（設(shè)置本地的IP地址和端口）
struct sockaddr_in local;
local.sin_port = htons(_port);
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip);
printf("來到綁定\n");
// 3.bind（）綁定
if (bind(sock, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local)) < 0)
{
perror("bind");
exit(3);
}
printf("服務(wù)端綁定成功\n");
// 4.listen（）監(jiān)聽 檢測服務(wù)器
if (listen(sock, 5) < 0)
{
perror("listen");
exit(4);
}
printf("服務(wù)端監(jiān)聽成功\n");
// sleep(1000);
return sock; // 這樣的套接字返回
}
int main(int argc, char *argv[]) // 提供兩個參數(shù) ip port
{
printf("============1================\n");
if (argc != 3) // 檢測參數(shù)個數(shù)是否正確
{
usage(argv[0]);
exit(1);
}
printf("============2================\n");
int listen_sock = startup(argv[1], atoi(argv[2])); // 創(chuàng)建一個綁定了本地 ip 和端口號的套接字描述符
printf("============3================\n");
// 1.創(chuàng)建epoll
epfd = epoll_create(256); // 可處理的最大句柄數(shù)256個
if (epfd < 0)
{
perror("epoll_create");
exit(5);
}
printf("============4================\n");
struct epoll_event _ev; // epoll結(jié)構(gòu)填充
ConnectStat *stat = stat_init(listen_sock);
_ev.events = EPOLLIN; // 初始關(guān)心事件為讀
_ev.data.ptr = stat;
//_ev.data.fd = listen_sock; //
printf("============5================\n");
// 2.托管
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listen_sock, &_ev); // 將listen sock添加到epfd中，關(guān)心讀事件
struct epoll_event revs[64];
int timeout = -1;
int num = 0;
int done = 0;
printf("============5================\n");
while (!done)
{
printf("============6================\n");
// epoll_wait()相當(dāng)于在檢測事件//比如說來了10事件，他會copy到revs里面來，然后你遍歷i=0；i<10;i++即可
switch ((num = epoll_wait(epfd, revs, 64, timeout))) // 返回需要處理的事件數(shù)目 64表示 事件有多大
{
case 0: // 返回0 ，表示監(jiān)聽超時
printf("timeout\n");
printf("============7================\n");
break;
case -1: // 出錯
perror("epoll_wait");
printf("============8================\n");
break;
default: // 大于零 即就是返回了需要 處理事件的數(shù)目
{
struct sockaddr_in peer;
socklen_t len = sizeof(peer);
printf("============9================\n");
int i;
for (i = 0; i < num; i++)
{
ConnectStat *stat = (ConnectStat *)revs[i].data.ptr;
int rsock = stat->fd; // 準(zhǔn)確獲取哪個事件的描述符
if (rsock == listen_sock && (revs[i].events) && EPOLLIN) // 如果是初始的 就接受，建立鏈接
{
int new_fd = accept(listen_sock, (struct sockaddr *)&peer, &len);
if (new_fd > 0)
{
printf("get a new client:%s:%d\n", inet_ntoa(peer.sin_addr), ntohs(peer.sin_port));
// sleep(1000);
connect_handle(new_fd);
}
}
else // 接下來對num - 1 個事件處理
{
if (revs[i].events & EPOLLIN)
{
do_http_request((ConnectStat *)revs[i].data.ptr);
}
else if (revs[i].events & EPOLLOUT)
{
do_http_respone((ConnectStat *)revs[i].data.ptr);
}
else
{
}
}
}
}
break;
} // end switch
} // end while
return 0;
}
ConnectStat *stat_init(int fd)
{
ConnectStat *temp = NULL;
temp = (ConnectStat *)malloc(sizeof(ConnectStat));
if (!temp)
{
fprintf(stderr, "malloc failed. reason: %m\n");
return NULL;
}
memset(temp, '\0', sizeof(ConnectStat));
temp->fd = fd;
temp->status = 0;
// temp->handler = welcome_response_handler;
}
// 初始化連接，然后等待瀏覽器發(fā)送請求
void connect_handle(int new_fd)
{
ConnectStat *stat = stat_init(new_fd);
set_nonblock(new_fd);
stat->_ev.events = EPOLLIN;
stat->_ev.data.ptr = stat;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, new_fd, &stat->_ev); // 二次托管
}
void do_http_respone(ConnectStat *stat)
{
stat->handler(stat);
}
void do_http_request(ConnectStat *stat)
{
// 讀取和解析http 請求
char buf[4096];
char *pos = NULL;
// while header \r\n\r\ndata
ssize_t _s = read(stat->fd, buf, sizeof(buf) - 1);
if (_s > 0)
{
buf[_s] = '\0';
printf("receive from client:%s\n", buf);
pos = buf;
// Demo 僅僅演示效果，不做詳細(xì)的協(xié)議解析
if (!strncasecmp(pos, "GET", 3))
{
stat->handler = welcome_response_handler;
}
else if (!strncasecmp(pos, "Post", 4))
{
// 獲取 uri
printf("---Post----\n");
pos += strlen("Post");
while (*pos == ' ' || *pos == '/')
++pos;
if (!strncasecmp(pos, "commit", 6))
{ // 獲取名字和年齡
int len = 0;
printf("post commit --------\n");
pos = strstr(buf, "\r\n\r\n");
char *end = NULL;
if (end = strstr(pos, "name="))
{
pos = end + strlen("name=");
end = pos;
while (('a' <= *end && *end <= 'z') || ('A' <= *end && *end <= 'Z') || ('0' <= *end && *end <= '9'))
end++;
len = end - pos;
if (len > 0)
{
memcpy(stat->name, pos, end - pos);
stat->name[len] = '\0';
}
}
if (end = strstr(pos, "age="))
{
pos = end + strlen("age=");
end = pos;
while ('0' <= *end && *end <= '9')
end++;
len = end - pos;
if (len > 0)
{
memcpy(stat->age, pos, end - pos);
stat->age[len] = '\0';
}
}
stat->handler = commit_respone_handler;
}
else
{
stat->handler = welcome_response_handler;
}
}
else
{
stat->handler = welcome_response_handler;
}
// 生成處理結(jié)果 html ,write
stat->_ev.events = EPOLLOUT;
// stat->_ev.data.ptr = stat;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, stat->fd, &stat->_ev); // 二次托管
}
else if (_s == 0) // client:close
{
printf("client: %d close\n", stat->fd);
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, stat->fd, NULL);
close(stat->fd);
free(stat);
}
else
{
perror("read");
}
}
void welcome_response_handler(ConnectStat *stat)
{
const char *welcome_content = "\
<html lang=\"zh-CN\">\n\
<head>\n\
<meta content=\"text/html; charset=utf-8\" http-equiv=\"Content-Type\">\n\
<title>This is a test</title>\n\
</head>\n\
<body>\n\
<div align=center height=\"500px\" >\n\
<br/><br/><br/>\n\
<h2>大家好，歡迎來到奇牛學(xué)院VIP 課！</h2><br/><br/>\n\
<form action=\"commit\" method=\"post\">\n\
尊姓大名: <input type=\"text\" name=\"name\" />\n\
<br/>芳齡幾何: <input type=\"password\" name=\"age\" />\n\
<br/><br/><br/><input type=\"submit\" value=\"提交\" />\n\
<input type=\"reset\" value=\"重置\" />\n\
</form>\n\
</div>\n\
</body>\n\
</html>";
char sendbuffer[4096];
char content_len[64];
strcpy(sendbuffer, main_header);
snprintf(content_len, 64, "Content-Length: %d\r\n\r\n", (int)strlen(welcome_content));
strcat(sendbuffer, content_len);
strcat(sendbuffer, welcome_content);
printf("send reply to client \n%s", sendbuffer);
write(stat->fd, sendbuffer, strlen(sendbuffer));
stat->_ev.events = EPOLLIN;
// stat->_ev.data.ptr = stat;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, stat->fd, &stat->_ev);
}
void commit_respone_handler(ConnectStat *stat)
{
const char *commit_content = "\
<html lang=\"zh-CN\">\n\
<head>\n\
<meta content=\"text/html; charset=utf-8\" http-equiv=\"Content-Type\">\n\
<title>This is a test</title>\n\
</head>\n\
<body>\n\
<div align=center height=\"500px\" >\n\
<br/><br/><br/>\n\
<h2>歡迎學(xué)霸同學(xué) %s ,你的芳齡是 %s！</h2><br/><br/>\n\
</div>\n\
</body>\n\
</html>\n";
char sendbuffer[4096];
char content[4096];
char content_len[64];
int len = 0;
len = snprintf(content, 4096, commit_content, stat->name, stat->age);
strcpy(sendbuffer, main_header);
snprintf(content_len, 64, "Content-Length: %d\r\n\r\n", len);
strcat(sendbuffer, content_len);
strcat(sendbuffer, content);
printf("send reply to client \n%s", sendbuffer);
write(stat->fd, sendbuffer, strlen(sendbuffer));
stat->_ev.events = EPOLLIN;
// stat->_ev.data.ptr = stat;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, stat->fd, &stat->_ev);
}
/*
sudo gcc epoll_web_server.c -o epoll_web_server
./epoll_web_server 192.168.52.128 8888
http://192.168.52.128:8888/
*/
水平觸發(fā)和邊緣觸發(fā)
-
Redis 水平觸發(fā)
-
Nginx 邊緣觸發(fā)
-
Level_triggered(水平觸發(fā))：當(dāng)被監(jiān)控的文件描述符上有可讀寫事件發(fā)生時，epoll_wait()會通知處理程序去讀寫。如果這次沒有把數(shù)據(jù)一次性全部讀寫完(如讀寫緩沖區(qū)太小)，那么下次調(diào)用 epoll_wait()時，它還會通知你在上沒讀寫完的文件描述符上繼續(xù)讀寫，當(dāng)然如果你一直不去讀寫，它會一直通知你?。?！如果系統(tǒng)中有大量你不需要讀寫的就緒文件描述符，而它們每次都會返回，這樣會大大降低處理程序檢索自己關(guān)心的就緒文件描述符的效率?。?！
設(shè)置方式: 默認(rèn)即水平觸發(fā) -
Edge_triggered(邊緣觸發(fā))：當(dāng)被監(jiān)控的文件描述符上有可讀寫事件發(fā)生時，epoll_wait()會通知處理程序去讀寫。如果這次沒有把數(shù)據(jù)全部讀寫完(如讀寫緩沖區(qū)太小)，那么下次調(diào)用epoll_wait()時，它不會通知你，也就是它只會通知你一次，直到該文件描述符上出現(xiàn)第二次可讀寫事件才會通知你！！！這種模式比水平觸發(fā)效率高，系統(tǒng)不會充斥大量你不關(guān)心的就緒文件描述符！??！
設(shè)置方式:stat->_ev.events = EPOLLIN | EPOLLET文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-474639.html -
如果你不設(shè)置，默認(rèn)就是水平觸發(fā)文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-474639.html
到了這里，關(guān)于Linux_epoll的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
