epoll进阶

        epoll除了提供select/poll那种IO事件的电平触发（Level Triggered）外，还提供了边沿触发（Edge Triggered），这就使得用户空间程序有可能缓存IO状态，减少epoll_wait/epoll_pwait的调用，提高应用程序效率。

【epoll为什么要有EPOLLET触发模式？】：

        如果采用EPOLLLT模式的话，系统中一旦有大量你不需要读写的就绪文件描述符，它们每次调用epoll_wait都会返回，这样会大大降低处理程序检索自己关心的就绪文件描述符的效率.。而采用EPOLLET这种边缘触发模式的话，当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用epoll_wait()时，它不会通知你，也就是它只会通知你一次，直到该文件描述符上出现第二次可读写事件才会通知你！！！这种模式比水平触发效率高，系统不会充斥大量你不关心的就绪文件描述符。 

 事件模型

EPOLL事件有两种模型：

        Edge Triggered (ET) 边缘触发只有数据到来才触发，不管缓存区中是否还有数据。

        Level Triggered (LT) 水平触发只要有数据都会触发。

LT是默认的模式，ET是“高速”模式

        LT（水平触发）模式下，只要这个文件描述符还有数据可读，每次 epoll_wait都会返回它的事件，提醒用户程序去操作；

        ET（边缘触发）模式下，在它检测到有 I/O 事件时，通过 epoll_wait 调用会得到有事件通知的文件描述符，对于每一个被通知的文件描述符，如可读，则必须将该文件描述符一直读到空，让 errno 返回 EAGAIN 为止，否则下次的 epoll_wait 不会返回余下的数据，会丢掉事件。如果ET模式不是非阻塞的，那这个一直读或一直写势必会在最后一次阻塞。

案例一：基于管道epoll ET/LT 触发模式 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

#define MAXLINE 10

int main(int argc, char *argv[])
{
    int efd, i;
    int pfd[2];
    pid_t pid;
    char buf[MAXLINE], ch = 'a';

    pipe(pfd);
    pid = fork();

    if (pid == 0) {             //子 写
        close(pfd[0]);
        while (1) {
            //aaaa\n
            for (i = 0; i < MAXLINE/2; i++)
                buf[i] = ch;
            buf[i-1] = '\n';
            ch++;
            //bbbb\n
            for (; i < MAXLINE; i++)
                buf[i] = ch;
            buf[i-1] = '\n';
            ch++;
            //aaaa\nbbbb\n
            write(pfd[1], buf, sizeof(buf));
            sleep(5);
        }
        close(pfd[1]);

    } else if (pid > 0) {       //父 读
        struct epoll_event event;
        struct epoll_event resevent[10];        //epoll_wait就绪返回event
        int res, len;

        close(pfd[1]);
        efd = epoll_create(10);

        event.events = EPOLLIN | EPOLLET;     // ET 边沿触发
       // event.events = EPOLLIN;                 // LT 水平触发 (默认)
        event.data.fd = pfd[0];
        epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, pfd[0], &event);

        while (1) {
            res = epoll_wait(efd, resevent, 10, -1);
            printf("res %d\n", res);
            if (resevent[0].data.fd == pfd[0]) {
                len = read(pfd[0], buf, MAXLINE/2);
                write(STDOUT_FILENO, buf, len);
            }
        }

        close(pfd[0]);
        close(efd);

    } else {
        perror("fork");
        exit(-1);
    }

    return 0;
}

案例二：基于网络C/S模型的epoll ET触发模式（过渡案例，一般不这么写）

如果ET模式不是非阻塞的，那这个一直读或一直写势必会在最后一次阻塞。

ET模式 只支持 非阻塞模式

/* block_epoll_server.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>

#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 9000

int main(void)
{
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    socklen_t cliaddr_len;
    int listenfd, connfd;
    char buf[MAXLINE];
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    int efd;

    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    listen(listenfd, 20);

    struct epoll_event event;
    struct epoll_event resevent[10];
    int res, len;

    efd = epoll_create(10);
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;     /* ET 边沿触发, 默认 LT 水平触发 */


    printf("Accepting connections ...\n");

    cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
    connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);//自己建立连接，不用监听listenfd了
    printf("received from %s at PORT %d\n",
            inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
            ntohs(cliaddr.sin_port));

    event.data.fd = connfd;
    epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event);

    while (1) {

        //如果ET模式不是非阻塞的，那这个一直读或一直写势必会在最后一次阻塞(阻塞在epoll_wait)。
        res = epoll_wait(efd, resevent, 10, -1); //只监听cfd

        printf("res %d\n", res);
		
        if (resevent[0].data.fd == connfd) {

            //如果ET模式不是非阻塞的，那这个一直读或一直写势必会在最后一次阻塞。(阻塞在epoll_wait)
            len = read(connfd, buf, MAXLINE/2);         //readn(500)   
            write(STDOUT_FILENO, buf, len);
        }
    }

    return 0;
}

案例三：基于网络C/S非阻塞模型的epoll ET触发模式（重）

 ET模式 只支持 非阻塞模式

/* noblock_epoll_server.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 8000

int main(void)
{
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    socklen_t cliaddr_len;
    int listenfd, connfd;
    char buf[MAXLINE];
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    int efd, flag;

    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    listen(listenfd, 20);

    ///
    struct epoll_event event;
    struct epoll_event res_event[10];
    int res, len;

    efd = epoll_create(10);

    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;     /* ET 边沿触发，默认是水平触发 */

    //event.events = EPOLLIN;
    printf("Accepting connections ...\n");
    cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
    connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
    printf("received from %s at PORT %d\n",
            inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
            ntohs(cliaddr.sin_port));

    flag = fcntl(connfd, F_GETFL);        /* 修改connfd为非阻塞读 */ //是指所读套接字变为非阻塞
    flag |= O_NONBLOCK;
    fcntl(connfd, F_SETFL, flag);

    event.data.fd = connfd;
    epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event);    //将connfd加入监听红黑树 //是指所读套接字变为非阻塞
	
    while (1) {
        printf("epoll_wait begin\n");
        res = epoll_wait(efd, res_event, 10, -1);        //最多10个, 阻塞监听
        printf("epoll_wait end res %d\n", res);

        if (res_event[0].data.fd == connfd) {
            while ((len = read(connfd, buf, MAXLINE/2)) >0 )    //非阻塞读, 轮询
                write(STDOUT_FILENO, buf, len);
        }
    }

    return 0;
}

/* client.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

#define MAXLINE 10
#define SERV_PORT 9000

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buf[MAXLINE];
    int sockfd, i;
    char ch = 'a';

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    while (1) {
        //aaaa\n
        for (i = 0; i < MAXLINE/2; i++)
            buf[i] = ch;
        buf[i-1] = '\n';
        ch++;
        //bbbb\n
        for (; i < MAXLINE; i++)
            buf[i] = ch;
        buf[i-1] = '\n';
        ch++;
        //aaaa\nbbbb\n
        write(sockfd, buf, sizeof(buf));
        sleep(5);
    }
    close(sockfd);

    return 0;
}

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