linux系统调用函数之select、poll、epoll

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
			fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

• 返回值：
• nfds：监控的文件描述符集里的最大文件描述符+1，此参数告诉内核监测前多少个文件描述符的状态
• readfds：传入传出参数，位图
  • 传入时：代表要监听的哪些文件描述符的可读事件
  • 传出时：代表哪些文件描述符实际发生了可读事件
• writefds：传入传出参数，位图
  • 传入时：代表要监听哪些文件描述符的可写事件
  • 传出时：代表文件描述符哪些实际发生了可写事件
• exceptfds：传入传出参数，位图
  • 传入时：代表要监听哪些文件描述符的异常事件
  • 传出时：代表哪些文件描述符实际发生了异常事件
• timeout：设置阻塞时间
  • NULL：永久等下去
  • 设置timeval，等待固定时间
  • 设置timeval里时间均为0，表示检查描述字后立即返回，轮询。
• 返回值：
  • 成功：返回所监听的所有监听集合中，满足条件的总数。

struct timeval {
	long tv_sec; 
	long tv_usec; 
};

•  设置监听集合的函数

void FD_CLR(int fd, fd_set *set); 	//将fd从文件描述符集合中清除
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); 	//判断fd是否在文件描述符集合中
void FD_SET(int fd, fd_set *set); 	//将fd加入文件描述符集合中
void FD_ZERO(fd_set *set); 			//把文件描述符集合里所有位清0

• 用户进程调用系统调用函数select，会进入阻塞状态，然后内核帮我们轮询我们要监听的socket接口，当有我们需要的事件发生后就会返回。
• 返回值代表有多少个满足的事件发生了。
• 然后我们根据传出参数找到哪些事件发生了，并对其做相应的处理。

• 单个进程可监控的fd数量被限制，即能监控的端口的大小有限。32位机器默认是1024个
• 返回值只告诉我们有多少满足事件发生了，至于是哪个socket发生了满足事件，需要我们去挨个遍历那三个文件描述符集合才能找出。
• select函数的三个文件描述符参数是传入传出参数，值被反复修改，不太方便。

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

• fds：结构体pollfd数组的首地址
• nfds：fds数组里面的元素个数
• timeout：设置阻塞时间
  • -1：阻塞等待
  • 0：立刻返回，不阻塞进程
  • >0：等待指定毫秒数

struct pollfd {
	int fd; 
	short events; 
	short revents; 
};

•  fd：文件描述符
• envents：对该文件要监控的事件，常见的可选项：
  • POLLIN：表示监控读事件
  • POLLOUT：表示监听写事件
  • POLLERR：表示监听异常事件
• revents：该文件所监听事件中满足条件返回的事件

• 本质与select区别不大。它将用户传入的pollfd数组拷贝到内核空间，然后内核轮询每个要监听的fd对应的设备状态。
• 返回的也是有多少个设备准备就绪，然后用户进程遍历pollfd数组，找到准备就绪的socket进行处理
• poll返回后，需要对pollfd数组中的每个元素检查其revents值，来确定是否有满足事件发生。

• 突破监听文件描述符最大上线为1024
• 监听集合与返回集合分离。
• 搜索返回结果范围变小（只需要遍历所指定要监听的文件描述符）

int epoll_create(int size);

• 函数说明：创建一个epoll句柄，
• size：指明内核监听的文件描述符的个数，是个建议值
• 返回值：
  • 成功：epoll句柄，指向一颗红黑树的树根。
  • 失败：-1，设置errno

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)

• 函数说明：控制某个epoll监听的文件描述符的事件：注册、修改、删除
• epfd：epoll句柄
• op：操作：
  • EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd
  • EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件
  • EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd
• fd：文件描述符
• event：结构体，要监听的事件。（结构体的地址）

struct epoll_event {
	__uint32_t events; 
	epoll_data_t data; 
};

typedef union epoll_data {
	void *ptr;
	int fd;
	uint32_t u32;
	uint64_t u64;
} epoll_data_t;

• events常用可选项
  • EPOLLIN：表示对应的文件描述符可以读
  • EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写
  • EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误
• ptr：泛型指针。表示可以传任意类型的数据，包括结构体。
  • 设置时，通过传入一个结构体，在结构体内部定义函数。可以实现指定监听事件的指定回调。

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout)

• 函数说明：等待所监控的文件描述符上有事件产生，类似select()调用
• epfd：epoll句柄
• events：传出参数，要监听的事件集合（数组）
• maxevents：告之内核这个events这个集合大小。maxevents的值不能大于epoll_create()时的size
• timeout：超时时间
  • -1：阻塞
  • 0：立即返回，非阻塞
  • >0：指定毫秒
• 返回值
  • 成功：返回有多少个文件描述符就绪
  • 时间到时：返回0
  • 出错：返回-1

• 先执行epoll_create，创建了一颗红黑树，将句柄返回。该红黑树上的每一个节点都代表要监听的事件。
• 通过执行epoll_ctl函数，将要监听的事件注册到红黑树上去。
• 最后调用epoll_wait函数，进行实际的监听。

• 返回的结构体数组中代表出现了监听事件的文件描述符。所以不用轮询所有的监控文件描述符。

• 水平触发（LT）：
  • 当被监听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一次性全部读写完(比如内核缓冲区来了1000字节，应用程序只读了500字节)。那么下次调用epoll_wait时，它还会通知你在上次没有读完的文件描述符上继续读写。
  • select、poll都是只支持水平触发模式。epoll默认水平触发，也支持边缘触发
• 边缘触发（ET）：
  • 当当被监听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，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了第二次可读写事件才会通知你。
  • 如何设置边缘触发：event.events=EPOLLIN|EPOLLET;