Epoll在LT和ET模式下的讀寫方式

 轉自：http://www.kuqin.com/linux/20120912/330528.html

 

在一個非阻塞的socket上調用read/write函數, 返回EAGAIN或者EWOULDBLOCK(注: EAGAIN就是EWOULDBLOCK)
從字面上看, 意思是:EAGAIN: 再試一次，EWOULDBLOCK: 如果這是一個阻塞socket, 操作將被block，perror輸出: Resource temporarily unavailable

總結:
這個錯誤表示資源暫時不夠，能read時，讀緩衝區沒有數據，或者write時，寫緩衝區滿了。遇到這種情況，如果是阻塞socket，read/write就要阻塞掉。而如果是非阻塞socket，read/write立即返回-1， 同時errno設置爲EAGAIN。
所以，對於阻塞socket，read/write返回-1代表網絡出錯了。但對於非阻塞socket，read/write返回-1不一定網絡真的出錯了。可能是Resource temporarily unavailable。這時你應該再試，直到Resource available。

綜上，對於non-blocking的socket，正確的讀寫操作爲:
讀：忽略掉errno = EAGAIN的錯誤，下次繼續讀
寫：忽略掉errno = EAGAIN的錯誤，下次繼續寫

對於select和epoll的LT模式，這種讀寫方式是沒有問題的。但對於epoll的ET模式，這種方式還有漏洞。

epoll的兩種模式LT和ET
二者的差異在於level-trigger模式下只要某個socket處於readable/writable狀態，無論什麼時候進行epoll_wait都會返回該socket；而edge-trigger模式下只有某個socket從unreadable變爲readable或從unwritable變爲writable時，epoll_wait纔會返回該socket。

所以，在epoll的ET模式下，正確的讀寫方式爲:
讀：只要可讀，就一直讀，直到返回0，或者 errno = EAGAIN
寫:只要可寫，就一直寫，直到數據發送完，或者 errno = EAGAIN

正確的讀

n = 0;

while ((nread = read(fd, buf + n, BUFSIZ-1)) > 0) {

n += nread;

}

if (nread == -1 && errno != EAGAIN) {

perror("read error");

}

正確的寫

int nwrite, data_size = strlen(buf);

n = data_size;

while (n > 0) {

nwrite = write(fd, buf + data_size - n, n);

if (nwrite < n) {

if (nwrite == -1 && errno != EAGAIN) {

perror("write error");

}

break;

}

n -= nwrite;

}

正確的accept，accept 要考慮 2 個問題
(1) 阻塞模式 accept 存在的問題
考慮這種情況：TCP連接被客戶端夭折，即在服務器調用accept之前，客戶端主動發送RST終止連接，導致剛剛建立的連接從就緒隊列中移出，如果套接口被設置成阻塞模式，服務器就會一直阻塞在accept調用上，直到其他某個客戶建立一個新的連接爲止。但是在此期間，服務器單純地阻塞在accept調用上，就緒隊列中的其他描述符都得不到處理。

解決辦法是把監聽套接口設置爲非阻塞，當客戶在服務器調用accept之前中止某個連接時，accept調用可以立即返回-1，這時源自Berkeley的實現會在內核中處理該事件，並不會將該事件通知給epool，而其他實現把errno設置爲ECONNABORTED或者EPROTO錯誤，我們應該忽略這兩個錯誤。

(2)ET模式下accept存在的問題
考慮這種情況：多個連接同時到達，服務器的TCP就緒隊列瞬間積累多個就緒連接，由於是邊緣觸發模式，epoll只會通知一次，accept只處理一個連接，導致TCP就緒隊列中剩下的連接都得不到處理。

解決辦法是用while循環抱住accept調用，處理完TCP就緒隊列中的所有連接後再退出循環。如何知道是否處理完就緒隊列中的所有連接呢？accept返回-1並且errno設置爲EAGAIN就表示所有連接都處理完。

綜合以上兩種情況，服務器應該使用非阻塞地accept，accept在ET模式下的正確使用方式爲：

while ((conn_sock = accept(listenfd,(struct sockaddr *) &remote, (size_t *)&addrlen)) > 0) {

handle_client(conn_sock);

}

if (conn_sock == -1) {

if (errno != EAGAIN && errno != ECONNABORTED && errno != EPROTO && errno != EINTR)

perror("accept");

}

一道騰訊後臺開發的面試題
使用Linuxepoll模型，水平觸發模式；當socket可寫時，會不停的觸發socket可寫的事件，如何處理？

第一種最普遍的方式：
需要向socket寫數據的時候才把socket加入epoll，等待可寫事件。
接受到可寫事件後，調用write或者send發送數據。
當所有數據都寫完後，把socket移出epoll。

這種方式的缺點是，即使發送很少的數據，也要把socket加入epoll，寫完後在移出epoll，有一定操作代價。

一種改進的方式：
開始不把socket加入epoll，需要向socket寫數據的時候，直接調用write或者send發送數據。如果返回EAGAIN，把socket加入epoll，在epoll的驅動下寫數據，全部數據發送完畢後，再移出epoll。

這種方式的優點是：數據不多的時候可以避免epoll的事件處理，提高效率。

最後貼一個使用epoll,ET模式的簡單HTTP服務器代碼:

 

#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/sendfile.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#define MAX_EVENTS 10
#define PORT 8080

//設置socket連接爲非阻塞模式
void setnonblocking(int sockfd) {
    int opts;

    opts = fcntl(sockfd, F_GETFL);
    if(opts < 0) {
        perror("fcntl(F_GETFL)n");
        exit(1);
    }
    opts = (opts | O_NONBLOCK);
    if(fcntl(sockfd, F_SETFL, opts) < 0) {
        perror("fcntl(F_SETFL)n");
        exit(1);
    }
}

int main(){
    struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];
    int addrlen, listenfd, conn_sock, nfds, epfd, fd, i, nread, n;
    struct sockaddr_in local, remote;
    char buf[BUFSIZ];

    addrlen = sizeof(local);

    //創建listen socket
    if( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        perror("sockfdn");
        exit(1);
    }
    setnonblocking(listenfd);
    bzero(&local, sizeof(local));
    local.sin_family = AF_INET;
    local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);;
    local.sin_port = htons(PORT);
    if( bind(listenfd, (struct sockaddr *) &local, sizeof(local)) < 0) {
        perror("bindn");
        exit(1);
    }
    listen(listenfd, 20);

    epfd = epoll_create(MAX_EVENTS);
    if (epfd == -1) {
        perror("epoll_create");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.fd = listenfd;
    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev) == -1) {
        perror("epoll_ctl: listen_sock");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    for (;;) {
        nfds = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENTS, -1);
        if (nfds == -1) {
            perror("epoll_pwait");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        for (i = 0; i < nfds; ++i) {
            fd = events[i].data.fd;
            if (fd == listenfd) {
                while ((conn_sock = accept(listenfd,(struct sockaddr *) &remote,
                                (size_t *)&addrlen)) > 0) {
                    setnonblocking(conn_sock);
                    ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
                    ev.data.fd = conn_sock;
                    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_sock,
                                &ev) == -1) {
                        perror("epoll_ctl: add");
                        exit(EXIT_FAILURE);
                    }
                }
                if (conn_sock == -1) {
                    if (errno != EAGAIN && errno != ECONNABORTED
                            && errno != EPROTO && errno != EINTR){
                        fputs("accept error~!\n", stderr);
                        perror("accept");
                    }
                }
                continue;
            }
            if (events[i].events & EPOLLIN) {
                n = 0;
                while ((nread = read(fd, buf + n, BUFSIZ-1)) > 0) {
                    n += nread;
                }
                if (nread == -1 && errno != EAGAIN) {
                    perror("read error");
                }
                ev.data.fd = fd;
                ev.events = events[i].events | EPOLLOUT;
                if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev) == -1) {
                    perror("epoll_ctl: mod");
                }
            }
            if (events[i].events & EPOLLOUT) {
                sprintf(buf, "HTTP/1.1 200 OKrnContent-Length: %drnrnHello World", 11);
                int nwrite, data_size = strlen(buf);
                n = data_size;
                while (n > 0) {
                    nwrite = write(fd, buf + data_size - n, n);
                    if (nwrite < n) {
                        if (nwrite == -1 && errno != EAGAIN) {
                            perror("write error");
                        }
                        break;
                    }
                    n -= nwrite;
                }
                close(fd);
            }
        }
    }

    return 0;
}