【服务器编程】EPOLL的LT和ET模式的区别和理解

xiaoxiao2021-02-28  66

本文转载自博客:http://blog.csdn.net/jammg/article/details/51854436

【前言】

epoll模型是服务器编程的高性能框架,比select 和 poll模型高效很多,当然还有其它的模型,如kqueue等,具体Linux发行版提供不同的模型,一般都支持epoll吧。

【理解】

epoll提供两种工作模式:LT 和 ET。

LT模式是epoll默认的工作方式,相当于一个效率很高的poll模型;而ET是高效的工作方式。

LT 和 ET本质的区别是:

LT模式状态时,主线程正在epoll_wait等待事件时,请求到了,epoll_wait返回后没有去处理请求(recv),那么下次epoll_wait时此请求还是会返回(立刻返回了);而ET模式状态下,这次没处理,下次epoll_wait时将不返回(所以我们应该每次一定要处理),可见很大程度降低了epoll的触发次数(记住这句话先)。

(所以,针对上面我对这个的高效的理解是:要看编程人员的实现方式,不是epoll一定高效,毕竟LT模式也可以在一次处理多次请求,或许是我没理解LT和ET底层还有什么数据结构、算法的差别吗,希望懂的同志指教一下!!)

LT模式

其实,LT好理解,LT 模式下无论是否设置了EPOLLONESHOT,都是epoll_wait检测缓冲区有没有数据,有就返回,否则等待;

EPOLLONESHOT是在多线程环境应用的,试想如果主线程在epoll_wait返回了套接字conn,之后子线程1在处理conn,主线程回到epoll_wait,但还没等到子线程1返回conn又可读了,此时主线程epoll_wait返回,又分配给另一个线程,此时两个线程同时使用一个套接字,这当然是不行的,所以epoll模型定义了EPOLLONESHOT,意思就是设置了EPOLLONESHOT套接字在epoll_wait返回后,使用该线程的没重置此套接字前,即

[cpp]  view plain  copy void gResetOneshot(int epollfd, int conn)   {       epoll_event event;       event.data.fd = conn;       event.events = EPOLLIN |  EPOLLONESHOT;       epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_MOD, conn, &event);   }   主线程不允许返回任何关于此套接字的事件 ,这样就做到同一时刻只可能有一个线程处理该套接字。

下面程序看看(全文基于这服务端/客户端程序测试):

服务端:

建立epoll,然后将 监听套接字 和  连接套接字 均是LT模式(默认),代码稍微有点长,无所谓,其实很易懂

[cpp]  view plain  copy #include <stdio.h>   #include <arpa/inet.h>   #include <unistd.h>   #include <stdlib.h>   #include <sys/socket.h>   #include <string.h>   #include <errno.h>   #include <signal.h>   #include <sys/epoll.h>   #include <fcntl.h>      int gSetNonblocking(int fd)   {       int old_option = fcntl(fd, F_GETFL);       int new_option = old_option | O_NONBLOCK;       fcntl(fd, F_SETFL, new_option);       return old_option;   }      /* 往epoll描述符添加套接字 */   void gAddfd(int epollfd, int fd, bool oneshoot)   {       epoll_event event;       event.data.fd = fd;        event.events = EPOLLIN ;       /* 同一时刻只允许一个线程处理该描述符 */       if (oneshoot)       {           event.events = event.events | EPOLLONESHOT;       }       epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);       gSetNonblocking(fd);   }      void gResetOneshot(int epollfd, int conn)   {       epoll_event event;       event.data.fd = conn;       event.events = EPOLLIN |  EPOLLONESHOT;       epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_MOD, conn, &event);   }      int main(int argc, char *argv[])   {       int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);       if (sock < 0)           write(STDERR_FILENO, "socket error", 11);          struct sockaddr_in addr;       memset(&addr, 0, sizeof(addr));       addr.sin_family = AF_INET;       addr.sin_port = htons(10002);       addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;          bind(sock, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));          listen(sock, 32767);          signal(SIGPIPE, SIG_IGN);          int epollfd;       epollfd = epoll_create(5);       gAddfd(epollfd, sock, false);          int connfd;       int number;       epoll_event event[512];       while (1)       {              number = epoll_wait(epollfd, event, 512, -1);           if (number < 0 && errno != EINTR)           {               printf("epoll failure\n");               break;           }           for (int i = 0; i < number; ++i)           {               int sockfd = event[i].data.fd;               if (sockfd == sock && (event[i].events & EPOLLIN))               {                                      struct sockaddr_in cliaddr;                   socklen_t clilen = sizeof(sockaddr_in);                   connfd = accept(sock, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);                      if (connfd < 0)                   {                       printf("errno is -> %d:%s\n", errno, strerror(errno));                       continue;                   }                   /* 设置连接套接字EPOLLONESHOT */                   gAddfd(epollfd, connfd, false);                   //gResetOneshot(epollfd, sock);                   printf("Client connect\n");               } /* 来子外界的信号,如在终端输入kill -signal PID给此进程时 */               else if (sockfd == connfd && (event[i].events & EPOLLIN))               {                   // printf("Don't process\n");                   // gResetOneshot(epollfd, connfd);                   // continue;                   printf("Start sleep(10) ...\n");                   sleep(10);                   char text[512];                                      int ret = recv(connfd, text, 512, 0);                   while (recv > 0)                   {                       if (ret > 0)                       {                           text[ret] = '\0';                           printf("Recv(%d):%s\n", ret, text);                       }                       else if (ret == 0)                       {                           printf("Client close socket\n");                           close(connfd);                           break;                       }                       else if (errno == EWOULDBLOCK)                       {                           printf("Wouldblock\n");                           break;                       }                       else if (errno == EPIPE)                       {                           printf("Broken pipe\n");                           break;                       }                       ret = recv(connfd, text, 512, 0);                   }                   //gResetOneshot(epollfd, connfd);               }           }       }          return 0;   }   客户端:

客户端没什么需要注意,测试用而已,也是使用epoll模型,也不关事,能连服务器测试就好,贴出来好对比一下而已

[cpp]  view plain  copy #include <unistd.h>   #include <sys/socket.h>   #include <sys/types.h>   #include <stdio.h>   #include <sys/un.h>   #include <string.h>   #include <arpa/inet.h>   #include <errno.h>   #include <stdlib.h>   #include <signal.h>   #include <sys/epoll.h>   #include <fcntl.h>      #define path "tempfile.socket"      void sig(int sig)   {       char buf[512];       memset(buf, 0, sizeof(buf));       sprintf(buf, "write error, ertrno(%d) -> %s\n", errno, strerror(errno));       write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));       sleep(3);       exit(-1);              }      int main(int argc, char *argv[])   {       if (argc != 2)       {           printf("Usage:./exec [port]\n");           exit(-1);       }       signal(SIGPIPE, sig);       int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);          struct sockaddr_in addr;       memset(&addr, 0, sizeof(addr));       addr.sin_family = AF_INET;       addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));       addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.115");          connect(sock, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));          int old = fcntl(sock, F_GETFL);       int newoption = old | O_NONBLOCK;       fcntl(sock, F_SETFL, newoption);          char buf[512];       memset(buf, 0, sizeof(buf));       int epollfd = epoll_create(5);          epoll_event event[128];          epoll_event e1,e2;       e1.data.fd = sock;       e1.events = EPOLLIN | EPOLLET;       epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, sock, &e1);        e2.data.fd = STDIN_FILENO;       e2.events = EPOLLIN | EPOLLET;       epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &e2);           int nR;       int ret;       while (1)       {           int number = epoll_wait(epollfd, event, 128, -1);           if (number <= 0)           {               printf("epoll_wait error\n");               break;           }           for (int i = 0; i < number; ++i)           {                  if (event[i].data.fd == sock && (event[i].events & EPOLLIN))               {                   memset(buf, 0, sizeof(buf));                   nR = read(sock, buf, 512);                   if (nR == 0)                   {                       close(sock);                       break;                   }                   write(STDOUT_FILENO, buf, nR);               }               else if (event[i].data.fd == STDIN_FILENO && (event[i].events & EPOLLIN))               {                   printf("please input string:");                   fflush(stdout);                   memset(buf, 0, sizeof(buf));                   nR = read(STDIN_FILENO, buf, 512);                   if (nR <= 0)                   {                       printf("errno[%d]:%s\n", errno, strerror(errno));                   }                   ret = write(sock, buf, nR);                   if (ret == 0 && errno == EINTR)                   {                       printf("write sock error\n");                       exit(-1);                   }                   else if (ret < 0)                   {                       printf("write sock ret < 0\n");                       exit(-1);                   }                   printf("Send [%d]byte\n", ret);               }           }       }          close(sock);          return 0;   }   服务器代码:

服务器在监听到连接套接字connfd有信息来时,epoll_wait返回,我设置了睡眠10秒,因为我想在recv之前在发送数据给服务端,测试结果如下:

因为server接受缓冲区(text)为512字节,可以容纳所有字符,所以一次输出了所有数据。

我再改一改程序,将recv那里的512改成5,然后我客户端每次发5个字节过去,结果如下:

先发送第一个信息(sadf),等到epoll_wait返回后,在发送两个,LT模式也能像ET模型那样处理数据,一样是减少了触发次数,我想问,ET高效的原因是???

ET模式

ET模式要求使用非阻塞套接字,然后在处理请求时也是用一个while循环,直到没数据读就返回,就像是LT用的那个循环。

再回到上面那句话-> ET很大程度降低了触发次数(难道所谓的降低触发次数就是‘强逼’了程序员必须一次处理完所有请求?)! ,LT和ET的本质区别,ET到底比LT高效在哪?高效是模式高效,还是说 程序员 编程利用ET模式更有可能写出高效的服务器??我认为是后者,因为我找不到任何理由支持前者,了解的同志,再次提醒下知道的麻烦跟我说说,谢谢谢!!!

下面再来了解一下ET的其它特性 --->>> 什么是 这次不处理下次epoll_wait不再返回?

我们修改一下服务器程序,只修改一个if条件如下(注意,没有使用while):

[cpp]  view plain  copy else if (sockfd == connfd && (event[i].events & EPOLLIN))   {       printf("Start sleep(10) ...\n");       sleep(10);       char text[512];       /* 最多返回5个字符 */       int ret = recv(connfd, text, 5, 0);       text[ret] = '\0';       printf("Recv(%d):%s\n", ret, text);          }   其它代码一致,测试步骤:

①发送1条信息

②等epoll返回再发送2条信息

测试结果:

在epoll返回之后 和 recv之前,又发送了2条信息,然我第一次时我只处理一条数据,第二次epoll返回时也是处理一条数据,然后第三条数据并没有被处理。

所以,第三条信息属于没被立即处理的请求,由此,我们知道【调用epoll_wait后】 到【  epoll_waitf返回】 之间是一个信息集,一个信息集只通知返回一次;另外,每次【epoll_wait返回后】到【调用epoll_wait后】就来到的信息,又是一个信息集,必须一次全部处理,不然下次不返回。

再来验证,上面的客户端程序又发1条信息,结果如下:

信息PTYU被处理了,因为一个新的信息集来了,每来一个信息集就返回一次,当然,在处理过程中如果有新的请求(它的请求将会复制到套接字缓冲区),可以用while进行此次新请求处理也行的,下次就不返回了。

信息集是我自己起的称呼哈,其实我也觉得合场景,这个不管了!

最重要的是,ET到底比LT高效的原因?有见解的同志麻烦解释一下,在此谢过!

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查阅发现LT和ET是否高效主要还是要看程序员程序设计的逻辑。

以下推荐两个博文连接:

http://www.cppblog.com/peakflys/archive/2012/08/26/188344.html

http://www.ccvita.com/515.html

http://blog.chinaunix.NET/uid-20775448-id-3603224.html

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