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epoll_event 事件类型详解

news 2025/7/28 7:40:32

`epoll_event` 事件类型详解

epoll_event 是 Linux epoll I/O 多路复用机制的核心结构体，其中的事件类型决定了 epoll 监控的行为和触发条件。以下是各种事件类型的详细解析：

`epoll_event` 结构体

#include <sys/epoll.h>typedef union epoll_data {void    *ptr;int      fd;uint32_t u32;uint64_t u64;
} epoll_data_t;struct epoll_event {uint32_t     events;   // 事件类型标志位（位掩码）epoll_data_t data;     // 用户数据（通常存储文件描述符）
};

事件类型标志位 (events)

事件类型	值 (十六进制)	说明	触发条件
EPOLLIN	0x001	可读事件	接收缓冲区有数据可读 (≥1字节)
EPOLLOUT	0x004	可写事件	发送缓冲区有空间可写
EPOLLRDHUP	0x2000	对端关闭连接 (需内核≥2.6.17)	TCP连接对端关闭写端 (半关闭) 或完全关闭
EPOLLPRI	0x002	紧急数据事件	收到带外数据 (OOB) 或 TCP 紧急数据
EPOLLERR	0x008	错误事件	文件描述符发生错误 (自动监控，无需显式设置)
EPOLLHUP	0x010	挂起事件	文件描述符被挂起 (如管道写端关闭后读端)
EPOLLET	0x80000000	边缘触发模式 (默认水平触发)	设置后进入边缘触发模式
EPOLLONESHOT	0x40000000	单次触发模式	事件触发后自动禁用监控，需重新EPOLL_CTL_MOD启用
EPOLLWAKEUP	0x20000000	防止系统休眠 (需内核≥3.5)	事件处理期间阻止系统进入休眠状态
EPOLLEXCLUSIVE	0x10000000	独占唤醒 (需内核≥4.5)	避免惊群效应，多个等待进程中只唤醒一个

核心事件详解

1. EPOLLIN (可读事件)

触发条件：
- 套接字接收缓冲区有数据可读
- 监听套接字有新连接到达
- TCP对端关闭连接 (触发EPOLLIN+读取返回0)
- 管道/FIFO的写端关闭

使用场景：

// 监控套接字可读
event.events = EPOLLIN;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event);

2. EPOLLOUT (可写事件)

触发条件：
- 套接字发送缓冲区有空间可写入
- 非阻塞connect()连接完成
注意事项：
- 水平触发模式下会持续触发直到缓冲区满
- 通常只在需要时启用，避免CPU空转

使用技巧：

// 只在需要写入时启用EPOLLOUT
event.events = EPOLLIN;  // 默认只监控读
if (need_write) {event.events |= EPOLLOUT; // 动态添加写监控
}
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, sockfd, &event);

3. EPOLLRDHUP (对端关闭)

优势：
- 替代EPOLLIN + read() == 0的检测方式
- 更高效检测TCP半关闭状态

使用示例：

// 检测连接关闭
event.events = EPOLLIN | EPOLLRDHUP;

触发条件：
- 收到FIN包 (TCP对端调用shutdown(SHUT_WR)或close())

4. EPOLLET (边缘触发)

工作模式对比：

特性	水平触发 (LT)	边缘触发 (ET)
触发条件	状态满足即触发	状态变化时触发
事件通知频率	高 (持续通知)	低 (仅变化时通知)
数据处理要求	可分批处理	必须一次处理完所有数据
缓冲区处理	无需完全清空	必须完全清空缓冲区
性能	较低	更高

ET模式注意事项：
1. 必须使用非阻塞I/O
2. 必须一次性读取/写入所有数据
3. 需要手动跟踪未完成操作
```
// 边缘触发设置
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
```

高级事件类型

5. EPOLLONESHOT (单次触发)

设计目的：
- 防止多线程同时操作同一文件描述符
- 确保事件只被一个线程处理
工作流程：

代码示例：

// 设置单次触发
event.events = EPOLLIN | EPOLLONESHOT;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);// 处理完成后重新启用
event.events = EPOLLIN | EPOLLONESHOT; // 保持设置
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &event);

6. EPOLLEXCLUSIVE (独占唤醒)

解决惊群问题：
- 多个进程监听同一端口时，只唤醒一个进程
- 替代SO_REUSEPORT的解决方案
使用限制：
- 仅对EPOLL_CTL_ADD操作有效
- 必须与EPOLLIN或EPOLLOUT同时使用
```
// 多进程避免惊群
event.events = EPOLLIN | EPOLLEXCLUSIVE;
```

事件组合与典型场景

常见事件组合

应用场景	推荐事件组合	说明
TCP服务器监听套接字	`EPOLLIN`	接受新连接
TCP数据接收	`EPOLLIN	EPOLLRDHUP [
TCP数据发送	`EPOLLOUT` (动态启用)	缓冲区可写时发送
非阻塞connect	`EPOLLOUT`	连接完成时可写
错误检测	(自动包含)	无需设置，总是监控
高并发服务器	`EPOLLIN	EPOLLET
多线程安全处理	`EPOLLIN	EPOLLONESHOT`

完整事件处理示例

#define MAX_EVENTS 10
struct epoll_event events[MAX_EVENTS];while (1) {int n = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENTS, -1);for (int i = 0; i < n; i++) {int fd = events[i].data.fd;uint32_t revents = events[i].events;// 1. 错误处理（优先检查）if (revents & EPOLLERR) {int error = 0;socklen_t errlen = sizeof(error);getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &errlen);close(fd);continue;}// 2. 连接关闭if (revents & EPOLLRDHUP) {close(fd); continue;}// 3. 可读事件if (revents & EPOLLIN) {if (fd == listen_fd) {// 接受新连接accept_new_connection(fd);} else {// 处理客户端数据handle_client_data(fd);}}// 4. 可写事件if (revents & EPOLLOUT) {send_pending_data(fd);// 数据发完后关闭写监控struct epoll_event ev;ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 移除EPOLLOUTepoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev);}}
}

最佳实践与陷阱规避

必须处理的错误事件：

// EPOLLERR 必须处理，否则可能导致死循环
if (events[i].events & EPOLLERR) {// 获取具体错误码int err;socklen_t len = sizeof(err);getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &len);printf("Error on fd %d: %s\n", fd, strerror(err));close(fd);
}

ET模式下的读写要求：

// ET模式必须循环读取直到EAGAIN
while (1) {ssize_t count = read(fd, buf, sizeof(buf));if (count == -1) {if (errno == EAGAIN) break; // 数据读完// 处理其他错误break;}if (count == 0) { // 连接关闭close(fd);break;}// 处理数据...
}

避免EPOLLOUT误用：

不要长期启用EPOLLOUT，只在有数据要发送时启用
发送完成后立即移除EPOLLOUT监控

// 启用写监控
event.events = current_events | EPOLLOUT;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &event);// 发送完成后禁用
event.events = current_events & ~EPOLLOUT;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &event);