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      【epoll】epoll的水平触发和边沿触发,及为什么边沿触发必须使用非阻塞?

      首页 知识中心 大数据 文章详情页

      【epoll】epoll的水平触发和边沿触发,及为什么边沿触发必须使用非阻塞?

      2025-02-26 07:20:49 阅读次数:10

      epoll,数据,触发,读取,阻塞

      简答

      ET 模式是一种边沿触发模型,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"有事”文件描述符,如可读,则必须将该文件描述符一直读到空(返回errno 或EAGAIN 为止),否则下次的 epoll_wait 不会返回余下的数据,会丢掉事件。

      而如果你的文件描述符如果不是非阻塞的,那这个一直读(或一直写)到最后读完了(或写完了)不会直接返回errno 或EAGAIN ,而是阻塞在那里等待新的数据到来。就会阻塞在那里,不会继续下一个while循环。

      epoll ET 一般的调用如下:

      while (1)
      {
          int nFDs = epoll_wait(nEpollFD, events, 128, &timeout);
          for (int i = 0; i < nFDs; i ++)
          {
              if (events[i].events & EPOLLIN)
              {
                  // 套接字有读事件,要读空,直到 recv 返回 -1 而且 errno == EAGAIN
                  // 监听套接字可 accept 或套接字可读,都会得到可读通知
              }
               
              ...
          }
      }
      
      

      详细

      epoll有两种触发方式

      水平触发(level trigger,LT)与 边沿触发(edge trigger,ET)

      水平触发与边缘触发的区别:

      水平触发:只要缓冲区有数据就会一直触发

      边沿触发:只有在缓冲区增加数据的那一刻才会触发

      下面举一个例子说明这两者的区别

      /* 使用边沿触发 */
       
      #include <stdio.h>
      #include <stdlib.h>
      #include <unistd.h>
      #include <fcntl.h>
      #include <sys/epoll.h>
       
      int main(int argc, char *argv[])
      {
          int epfd, nfds;
          struct epoll_event event, events[10];
          int i;
      		
          epfd = epoll_create(10);
          event.data.fd = 0; /* 监听标准输入 */
          event.events = EPOLLIN | EPOLLET; /* 读监听、边缘触发 */
          //event.events = EPOLLIN; /* 读监听、边缘触发 */
          epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &event);
      	
          while (1) 
          {
              
              nfds = epoll_wait(epfd, events, 10, -1); /* 放回就绪的描述符数量 */
      
              for (i = 0; i < nfds; i++) 
              {
                  if (events[i].data.fd == 0) 
                  {
                      printf("hello world\n");
                  }
              }
          }
      	
      	return 0;
      }

      此程序的运行效果,只有当往缓冲区写入数据时才会打印。(注意:由于没有将数据从缓冲区读取,所以此时缓冲区一直有数据)

      【epoll】epoll的水平触发和边沿触发,及为什么边沿触发必须使用非阻塞?

      如果将 event.events = EPOLLIN | EPOLLET(边沿触发) 改为 event.events = EPOLLIN(水平触发) ,则一旦输入数据,就会循环打印

      这是因为输入数据后,并没有将其从缓冲区读取出来,此时epoll是水平触发,一直检测到缓冲区有数据,所以就一直循环打印

      以上就是水平触发和边沿触发的区别

      下面解释为什么使用边缘触发必须使用非阻塞

      在设置边缘触发时,因为每次发消息只会触发一次(不管缓存区是否还留有数据),所以必须把数据一次性读取出来,否则会影响下一次消息

      下面的代码实现的是监听文件描述符,每次固定读取5个字节

      先看下面这段代码

      int main(int argc, char *argv[])
      {
          int epfd, nfds;
          int i;
          struct epoll_event event, events[10];
          char buf[5];
          int flag;
      	
          epfd = epoll_create(10);
          event.data.fd = 0; /* 监听标准输入 */
          event.events = EPOLLIN | EPOLLET; /* 读监听、边缘触发 */
          //event.events = EPOLLIN; /* 读监听、边缘触发 */
          epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &event);
       
      #if 0
      	flag = fcntl(0, F_GETFL);
      	fcntl(0, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);
      #endif	
       
          while (1)
          {
              int i;
              int num = 0;
              char c;
      		
              nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1); /* 返回就绪的文件描述符 */
      		
              for (i = 0; i < nfds; ++i) 
              {
                  if (events[i].data.fd == STDIN_FILENO) 
                  {
                      for(i = 0; i < 5; i++)
                      {
                          buf[i] = getc(stdin);
                          if(buf[i] == -1)
                              break;
                      }
       
                      printf("hello world\n");
                  }
                  
              }
          }
      	
          return 0;
      }

      这段代码的目的是,使用边沿触发,每次触发读取5个字节,此时getc函数是阻塞读取,这就会引起一个问题,当缓存中的数据小于5时,就会在这里阻塞等待,导致无法处理其他IO,这是非常错误的行为,在并发的服务器中,会导致服务器阻塞,无法处理其他客户端

      正确的处理方法是将读取的文件描述符设置为非阻塞,循环读取,如果没有数据了就放回错误,这样就不会让服务器阻塞

      可以添加下面这两行代码,将标准输入设置为非阻塞IO

      flag = fcntl(0, F_GETFL);
      fcntl(0, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);

      这就解释了为什么边沿触发必须使用非阻塞的问题。

      讨论:

      Q:

      你最后的结论“边缘触发必须使用非阻塞”,我的意思是“水平触发也需要使用非阻塞IO” 如果水平触发使用阻塞IO,当缓冲区数据不够read需要的字节数,同样会导致read阻塞,无法监听下一次就绪的读事件,进而形成死锁

      A:

      1、如果是水平触发非阻塞,然后一直调用读函数确实也会有这种问题,但如果是水平触发的话一般只会调用一次读函数,因为即使这个回合的数据没有读完,epoll依然会触发,从而再次读取,而不会响应下一个回合的数据,也保证这个回合数据的完整性。

      2、如果是边缘触发,一旦触发必须得把所有的数据读出来,否则将等到下一个回合的数据到来时epoll触发才能读取,如果没有一次读完,那么这一次的数据将不完整,并且会和下一回合的数据混合在一起。

      3、所以在边缘触发时一般都是while读取出所有的数据,直到read函数返回0,这就要求了边缘触发必须是非阻塞。 以上是个人观点~

      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.csdn.net/bandaoyu/article/details/108302392,作者:bandaoyu,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

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