socket网络编程（四）——epoll多路复用问题

1、epoll诞生的原因

问大家一个问题，如果要设计一款有着千万级别并发的系统，你的客户端和服务端的网络通信底层该怎么设计？我在上一篇文章（socket网络编程（三）——select多路复用问题）中有说到用select可以实现IO多路复用，但是select的设计有瓶颈所在，超过十万的并发效率就非常慢。那么又该怎么办呢？

于是epoll就腾空出世了！

2、epoll是什么

什么是epoll呢？epoll和select一样，也是为IO多路复用而生的。而epoll最大的优点也是select的不足之处，我们知道，select的最大连接数被限制在了1024个，而且select是通过轮询所有的连接的方式寻找需要的那个连接，所以对select来说，连接数越多，耗费的资源就越大，这是一个无法调和的矛盾。

而epoll就是无需通过轮询就是可以找到那个发生IO事件的连接，它通过一个pollfd数组向内核传递需要关注的事件，故没有描述符个数的限制，epoll在内核初始化的时候向内核注册了一个文件系统，用于存储上述被监控的socket，所以无需轮询所有的socket连接，有点类似用空间换时间的意思。至于epoll底层的实现原理暂时不在本文的讨论范围，以后我会弄个章节出来特别讨论下。

3、具体实现

首先，还是先不扯其他的，我先扔出代码，然后结合代码讲解epoll，带着代码的疑问去思考，这样子感觉学起来更加的有效率。如果大家不习惯的话，可以先跳过以下的代码，先看代码下方的讲解部分。

3.1、服务端代码

3.2、客户端代码

4、epoll结构剖析

首先利用创建一个epoll句柄，参数size用来告诉内核监听的数目，size为epoll所支持的最大句柄数。它其实是在内核申请空间，用来存放你想监听的套接字描述符上是否有读、写或者异常的各类事件。不管是什么样的写法，只要是用到了epoll，就必须要有这个函数。

epoll的事件注册函数，它不同于select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create()的返回值，第二个参数表示动作，用三个宏来表示：

EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；

EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；

EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；

第三个参数是需要监听的fd，第四个参数是告诉内核需要监听什么事件，struct epoll_event结构如下：

最后一个函数就像是阻塞函数，等待着客户端发来请求或者数据，只要有连接发来，这个函数就会响应。

epfd : epoll特有的文件描述符

events ：从内核中的就绪队列中拷贝出就绪的文件描述符，不可以是空指针，内核只负责将数据拷贝到这里，不会为我们开辟空间。

maxevent : 高速内核events有多大，一般不能超过epoll_create传递的size,

timeout ：函数超时时间，0表示非阻塞式等待，-1表示阻塞式等待，函数返回0表示已经超时。

说实话，epoll的代码写法上会比select容易理解得多，基本上就是围绕着那三个函数展开的，一个创建，一个注册，一个等待。至于底层的具体部分，都已经封装好了，属于操作系统层面。对于想自己搭建底层通信协议的童鞋来说懂得如何用epoll已经足够了，如果要深入了解epoll的话，需要更加阅读深入的教程，但已不属于本文所讨论的范围。后期如果有时间，我一定一点点和大家剖析底层的实现原理。