Linux网络编程(epoll的ET模式和LT模式)

(文章目录)

前言

本篇文章主要来讲解epoll的ET模式和LT模式，epoll中有两种模式可以选择一种是ET模式(边缘触发模式)，另一种是LT模式(水平触发模式)

一、ET模式和LT模式概念讲解

1.水平触发模式（LT，Level-Triggered）

在水平触发模式下，当一个文件描述符上的I/O事件就绪时，epoll会立即通知应用程序，然后应用程序可以对就绪事件进行处理。即，只要文件描述符处于就绪状态，epoll就会持续通知应用程序，直到应用程序处理完所有就绪事件并且再次进入阻塞等待状态。

对于非阻塞I/O，如果一个文件描述符上有可读或可写事件发生，应用程序可以立即进行读或写操作，即使读写操作无法一次完成。如果读或写操作不能立即完成，应用程序可以再次调用epoll等待新的事件通知。

2.边缘触发模式（ET，Edge-Triggered）

在边缘触发模式下，当一个文件描述符上的状态发生变化时（例如从不可读变为可读，或者从不可写变为可写），epoll会通知应用程序。 与水平触发模式不同的是，边缘触发模式只在状态变化的瞬间通知应用程序，通知仅发送一次。如果应用程序没有及时处理完这个事件，下次等待时将会错过该事件，即使事件仍然处于就绪状态。因此，在边缘触发模式下，应用程序需要确保尽可能完整地处理每个事件，以避免遗漏事件。

边缘触发模式适用于需要及时响应状态变化的场景，通常可以提供更高的性能，因为它最大程度上减少了不必要的事件通知。

二、边缘触发和水平触发适用的场景

边缘触发（ET）模式适用的情况：

需要尽快处理就绪事件：边缘触发模式通知应用程序文件描述符状态发生变化的时刻，要求应用程序立即对就绪事件进行处理。适用于需要高精度的事件处理，减少事件丢失的情况。 非阻塞I/O操作：边缘触发模式对非阻塞I/O操作更加高效，适用于需要按需处理大量数据的情况。

#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h> // 包含非阻塞I/O所需的头文件

int main() {
    int epoll_fd = epoll_create1(0);
    struct epoll_event event;
    struct epoll_event events[10]; // 用于存储事件的数组

    // 向epoll实例注册文件描述符和事件
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 边缘触发模式
    event.data.fd = 0; // 示例中使用标准输入的文件描述符
    if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &event) == -1) {
        perror("Failed to add file descriptor to epoll");
        return -1;
    }

    // 设置标准输入为非阻塞模式
    int flags = fcntl(0, F_GETFL, 0);
    flags |= O_NONBLOCK;
    fcntl(0, F_SETFL, flags);

    // 等待事件发生
    while (1) {
        int num_events = epoll_wait(epoll_fd, events, 10, -1);
        if (num_events == -1) {
            perror("Failed to wait for events");
            return -1;
        }

        for (int i = 0; i < num_events; i++) {
            if (events[i].data.fd == 0) {
                // 标准输入有数据可读
                char buffer[100];
                ssize_t num_bytes = read(0, buffer, sizeof(buffer));
                if (num_bytes > 0) {
                    // 处理读取的数据
                    // ...
                }
            }
        }
    }

    return 0;
}

水平触发（LT）模式适用的情况：

需要持续处理就绪事件：水平触发模式会持续通知应用程序文件描述符就绪，直到应用程序处理完所有就绪事件。适用于需要处理多个相关事件或者需要一次性处理大量数据的情况。 阻塞和非阻塞I/O操作混合使用：水平触发模式适用于既有阻塞又有非阻塞I/O操作的情况，可以在阻塞操作中循环调用读取或写入操作。

#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>

int main() {
    int epoll_fd = epoll_create1(0);
    struct epoll_event event;
    struct epoll_event events[10]; // 用于存储事件的数组

    // 向epoll实例注册文件描述符和事件
    event.events = EPOLLIN; // 水平触发模式（默认模式）
    event.data.fd = 0; // 示例中使用标准输入的文件描述符
    if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &event) == -1) {
        perror("Failed to add file descriptor to epoll");
        return -1;
    }

    // 等待事件发生
    while (1) {
        int num_events = epoll_wait(epoll_fd, events, 10, -1);
        if (num_events == -1) {
            perror("Failed to wait for events");
            return -1;
        }

        for (int i = 0; i < num_events; i++) {
            if (events[i].data.fd == 0) {
                // 标准输入有数据可读
                char buffer[100];
                ssize_t num_bytes = read(0, buffer, sizeof(buffer));
                // 处理读取的数据
                // ...
            }
        }
    }

    return 0;
}

总结

本篇文章就讲解到这里。