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为什么要用 epoll？
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高效的事件通知机制 ：
epoll采用事件驱动模型，仅通知应用程序那些真正发生事件的文件描述符（fd），避免了不必要的遍历。与select和poll相比，epoll不会随着连接数的增加而性能下降，因为它通过回调机制直接通知活跃的连接。 -
支持大量并发连接 ：
epoll能够处理数十万甚至上百万的并发连接，适合高并发的Web服务器。它使用红黑树存储文件描述符，查找和操作的时间复杂度为O(1)，性能不会随连接数增加而显著下降。 -
边缘触发（ET）和水平触发（LT）模式
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边缘触发（ET）：只在状态变化时通知一次，适合需要高效处理事件的场景，但需要确保一次性处理完所有数据。
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水平触发（LT）：只要文件描述符处于就绪状态就会持续通知，编程更简单，但可能效率稍低。
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减少系统调用开销 ：
epoll通过epoll_wait一次性获取多个事件，减少了系统调用次数，降低了上下文切换的开销。 -
内存效率高 ：
epoll使用内存映射技术（mmap)，避免了select和poll中频繁的内存拷贝，进一步提升了性能。 -
适合高并发需求 ：现代\Web服务器需要处理大量并发连接，
epoll具有高效事件管理和低延迟特性。
epoll 介绍
epoll 是 Linux 内核提供的一种高效的 I/O 多路复用机制，用于监控多个文件描述符（file descriptors，简称 fd）的状态变化（如可读、可写、异常等）。它是 select 和 poll 的改进版本，特别适合处理大量并发连接的高性能网络服务器。
系统调用
epoll_create：用于创建一个 epoll 实例，返回一个文件描述符，该文件描述符用于后续的 epoll 操作。
c
#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);size：在早期的内核版本中，该参数表示 epoll 实例能够容纳的最大文件描述符数量，但在现代内核中，此参数已被忽略，但必须大于 0。- 返回值：成功时返回一个新的 epoll 实例的文件描述符，失败时返回 -1。
epoll_ctl：用于向 epoll 实例中添加、修改或删除对某个文件描述符的监听事件。
c
#include <sys/epoll.h>
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);-
epfd：epoll_create返回的 epoll 实例的文件描述符。 -
op：操作类型，有以下三种取值：EPOLL_CTL_ADD：将指定的文件描述符fd添加到 epoll 实例中，并监听event所指定的事件。EPOLL_CTL_MOD：修改已经添加到 epoll 实例中的文件描述符fd的监听事件为event。EPOLL_CTL_DEL：从 epoll 实例中删除指定的文件描述符fd，此时event参数可以为NULL。
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fd：要操作的文件描述符。 -
event：指向struct epoll_event结构体的指针，用于指定要监听的事件类型。
c
struct epoll_event {
uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t;-
events：可以是以下几种事件类型的组合：EPOLLIN：文件描述符可读。EPOLLOUT：文件描述符可写。EPOLLRDHUP：对端关闭连接或半关闭写操作。EPOLLPRI：有紧急数据可读。EPOLLERR：文件描述符发生错误。EPOLLHUP：文件描述符被挂起。EPOLLET：设置为边缘触发模式（默认是水平触发模式）。EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当事件发生后，需要重新注册该文件描述符的监听事件。
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data：是一个联合体，用于存储用户数据，通常会将文件描述符fd存储在data.fd中，方便后续处理。
epoll_wait：用于等待 epoll 实例中监听的文件描述符上的事件发生。
c
#include <sys/epoll.h>
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);-
epfd：epoll_create返回的 epoll 实例的文件描述符。 -
events：指向struct epoll_event结构体数组的指针，用于存储发生事件的文件描述符信息。 -
maxevents：events数组的最大元素个数，必须大于 0。 -
timeout：超时时间，单位为毫秒。-1：表示无限等待，直到有事件发生。0：表示立即返回，即使没有事件发生。- 大于 0：表示等待指定的毫秒数，如果在这段时间内没有事件发生，则返回 0。
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返回值：成功时返回发生事件的文件描述符数量，超时返回 0，失败返回 -1。
工作模式
水平触发（Level-Triggered，LT）
- 默认模式。
- 只要文件描述符处于就绪状态（例如缓冲区中有数据可读），
epoll_wait就会持续通知应用程序。 - 适合编程简单的场景，但可能效率较低，因为会重复通知。
边缘触发（Edge-Triggered，ET）
- 需要显式设置（通过
EPOLLET标志）。 - 只在文件描述符状态发生变化时通知一次（例如从无数据变为有数据）。
- 适合高性能场景，但需要应用程序确保一次性处理完所有数据，否则可能会丢失事件。
Epoller 代码
对epoll封装实现epoller类。
epoller.h
cpp
#ifndef EPOLLER_H
#define EPOLLER_H
#include <unistd.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <cassert>
#include <cstring>
#include <vector>
class Epoller {
public:
explicit Epoller(int max_event = 1024);
~Epoller();
bool AddFd(int fd, uint32_t events);
bool ModFd(int fd, uint32_t events);
bool DelFd(int fd);
int Wait(int timeout_ms = -1);
int GetEventsFd(size_t i) const;
uint32_t GetEvents(size_t i) const;
private:
int epoll_fd_;
std::vector<struct epoll_event> events_;
};
#endif // EPOOLER_H
cpp
#include "epoller.h"
Epoller::Epoller(int max_event)
: epoll_fd_(epoll_create(512)), events_(max_event) {
assert(epoll_fd_ >= 0 && events_.size() > 0);
}
Epoller::~Epoller() {
close(epoll_fd_);
}
bool Epoller::AddFd(int fd, uint32_t events) {
if (fd < 0)
return false;
epoll_event ev;
memset(&ev, 0, sizeof(epoll_event));
ev.data.fd = fd;
ev.events = events;
return epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev) == 0;
}
bool Epoller::ModFd(int fd, uint32_t events) {
if (fd < 0)
return false;
epoll_event ev;
memset(&ev, 0, sizeof(epoll_event));
ev.data.fd = fd;
ev.events = events;
return epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev) == 0;
}
bool Epoller::DelFd(int fd) {
if (fd < 0)
return false;
return epoll_ctl(fd, EPOLL_CTL_DEL, fd, 0) == 0;
}
int Epoller::Wait(int timeout_ms) {
return epoll_wait(epoll_fd_, &events_[0], static_cast<int>(events_.size()), timeout_ms);
}
int Epoller::GetEventsFd(size_t i) const {
assert(i < events_.size());
return events_[i].data.fd;
}
uint32_t Epoller::GetEvents(size_t i) const {
assert(i < events_.size());
return events_[i].events;
}