Epoll工作模式详解

不念不忘少年蓝@ 2022-08-06 05:30 158阅读 0赞

我们目前的网络模型大都是epoll的，因为epoll模型会比select模型性能高很多， 尤其在大连接数的情况下，作为后台开发人员需要理解其中的原因。

**select/epoll的特点**

select的特点：select 选择句柄的时候，是遍历所有句柄，也就是说句柄有事件响应时，select需要遍历所有句柄才能获取到哪些句柄有事件通知，因此效率是非常低。但是如果连接很少的情况下， select和epoll的LT触发模式相比， 性能上差别不大。  
这里要多说一句，select支持的句柄数是有限制的， 同时只支持1024个，这个是句柄集合限制的，如果超过这个限制，很可能导致溢出，而且非常不容易发现问题， TAF就出现过这个问题， 调试了n天，才发现：）当然可以通过修改linux的socket内核调整这个参数。  
epoll的特点：epoll对于句柄事件的选择不是遍历的，是事件响应的，就是句柄上事件来就马上选择出来，不需要遍历整个句柄链表，因此效率非常高，内核将句柄用红黑树保存的。  
对于epoll而言还有ET和LT的区别，LT表示水平触发，ET表示边缘触发，两者在性能以及代码实现上差别也是非常大的。

**epoll的LT和ET的区别**

LT：水平触发，效率会低于ET触发，尤其在大并发，大流量的情况下。但是LT对代码编写要求比较低，不容易出现问题。LT模式服务编写上的表现是：只要有数据没有被获取，内核就不断通知你，因此不用担心事件丢失的情况。  
ET：边缘触发，效率非常高，在并发，大流量的情况下，会比LT少很多epoll的系统调用，因此效率高。但是对编程要求高，需要细致的处理每个请求，否则容易发生丢失事件的情况。  
下面举一个列子来说明LT和ET的区别（都是非阻塞模式，阻塞就不说了，效率太低）：  
采用LT模式下， 如果accept调用有返回就可以马上建立当前这个连接了，再epoll\_wait等待下次通知，和select一样。  
但是对于ET而言，如果accpet调用有返回，除了建立当前这个连接外，不能马上就epoll\_wait还需要继续循环accpet，直到返回-1，且errno==EAGAIN，TAF里面的示例代码：

if(ev.events & EPOLLIN)  
\{  
do  
\{  
struct sockaddr\_in stSockAddr;  
socklen\_t iSockAddrSize = sizeof(sockaddr\_in);  
TC\_Socket cs;  
cs.setOwner(false);  
//接收连接  
TC\_Socket s;  
s.init(fd, false, AF\_INET);  
int iRetCode = s.accept(cs, (struct sockaddr \*) &stSockAddr, iSockAddrSize);  
if (iRetCode > 0)  
\{  
...建立连接  
\}  
else  
\{  
//直到发生EAGAIN才不继续accept  
if(errno == EAGAIN)  
\{  
break;  
\}  
\}  
\}while(true);  
\}

同样，recv/send等函数， 都需要到errno==EAGAIN

从本质上讲：与LT相比，ET模型是通过减少系统调用来达到提高并行效率的。

**epoll ET详解**

ET模型的逻辑：内核的读buffer有内核态主动变化时，内核会通知你， 无需再去mod。写事件是给用户使用的，最开始add之后，内核都不会通知你了，你可以强制写数据（直到EAGAIN或者实际字节数小于 需要写的字节数），当然你可以主动mod OUT，此时如果句柄可以写了（send buffer有空间），内核就通知你。  
这里内核态主动的意思是：内核从网络接收了数据放入了读buffer（会通知用户IN事件，即用户可以recv数据）  
并且这种通知只会通知一次，如果这次处理（recv）没有到刚才说的两种情况（EAGIN或者实际字节数小于 需要读写的字节数），则该事件会被丢弃，直到下次buffer发生变化。  
与LT的差别就在这里体现，LT在这种情况下，事件不会丢弃，而是只要读buffer里面有数据可以让用户读，则不断的通知你。

另外对于ET而言，当然也不一定非send/recv到前面所述的结束条件才结束，用户可以自己随时控制，即用户可以在自己认为合适的时候去设置IN和OUT事件：  
1 如果用户主动epoll\_mod OUT事件，此时只要该句柄可以发送数据（发送buffer不满），则epoll  
\_wait就会响应（有时候采用该机制通知epoll\_wai醒过来）。  
2 如果用户主动epoll\_mod IN事件，只要该句柄还有数据可以读，则epoll\_wait会响应。  
这种逻辑在普通的服务里面都不需要，可能在某些特殊的情况需要。 但是请注意，如果每次调用的时候都去epoll mod将显著降低效率，已经吃过几次亏了！

因此采用et写服务框架的时候，最简单的处理就是：  
建立连接的时候epoll\_add IN和OUT事件， 后面就不需要管了  
每次read/write的时候，到两种情况下结束：  
1 发生EAGAIN  
2 read/write的实际字节数小于 需要读写的字节数  
对于第二点需要注意两点：  
A：如果是UDP服务，处理就不完全是这样，必须要recv到发生EAGAIN为止，否则就丢失事件了  
因为UDP和TCP不同，是有边界的，每次接收一定是一个完整的UDP包，当然recv的buffer需要至少大于一个UDP包的大小  
随便再说一下，一个UDP包到底应该多大？  
对于internet，由于MTU的限制，UDP包的大小不要超过576个字节，否则容易被分包，对于公司的IDC环境，建议不要超过1472，否则也比较容易分包。

B 如果发送方发送完数据以后，就close连接，这个时候如果recv到数据是实际字节数小于读写字节数，根据开始所述就认为到EAGIN了从而直接返回，等待下一次事件，这样是有问题的，close事件丢失了！  
因此如果依赖这种关闭逻辑的服务，必须接收数据到EAGIN为止，例如lb。