epoll_event的概念和使用案例

epoll_event 是 Linux 下 epoll I/O 多路复用机制的核心数据结构，用于描述文件描述符（File Descriptor, FD）上发生的事件及其关联的用户数据。通过 epoll，可以高效地监控多个文件描述符的状态变化（如可读、可写、错误等）。

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epoll_event 结构定义

#include <sys/epoll.h>

struct epoll_event {
    uint32_t     events;  // 需要监听的事件类型（bitmask）
    epoll_data_t data;    // 用户数据，通常包含文件描述符
};

typedef union epoll_data {
    void* ptr;
    int fd;          // 通常关联的 FD
    uint32_t u32;
    uint64_t u64;
} epoll_data_t;

• events：表示关注的事件类型，常用值：

  • EPOLLIN：文件描述符可读（如 socket 接收到数据）。
  • EPOLLOUT：文件描述符可写（如 socket 可以发送数据）。
  • EPOLLERR：发生错误。
  • EPOLLHUP：对端关闭连接。
  • EPOLLET：设置为边缘触发（Edge-Triggered）模式（默认是水平触发 Level-Triggered）。

• data：用户数据联合体，通常用 fd 字段保存关联的文件描述符。

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使用步骤

1. 创建 epoll 实例：epoll_create1()。
2. 注册/修改事件：epoll_ctl() 添加（EPOLL_CTL_ADD）、修改（EPOLL_CTL_MOD）或删除（EPOLL_CTL_DEL）事件。
3. 等待事件：epoll_wait() 阻塞等待事件发生。
4. 处理事件：遍历就绪的事件并处理。

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示例代码：TCP 服务器监控连接和数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/epoll.h>

#define MAX_EVENTS 10
#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int server_fd, client_fd, epoll_fd;
    struct sockaddr_in addr;
    struct epoll_event event, events[MAX_EVENTS];
    char buffer[BUFFER_SIZE];

    // 1. 创建 TCP 服务器 socket
    server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    addr.sin_port = htons(PORT);
    bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    listen(server_fd, 5);

    // 2. 创建 epoll 实例
    epoll_fd = epoll_create1(0);
    if (epoll_fd == -1) {
        perror("epoll_create1");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 3. 注册服务器 socket 到 epoll，监听可读事件（新连接）
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = server_fd;
    epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, server_fd, &event);

    printf("Server listening on port %d...\n", PORT);

    while (1) {
        // 4. 等待事件发生（阻塞调用）
        int n_ready = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1);
        if (n_ready == -1) {
            perror("epoll_wait");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 5. 处理所有就绪事件
        for (int i = 0; i < n_ready; i++) {
            int current_fd = events[i].data.fd;

            // 服务器 socket 可读：新连接到达
            if (current_fd == server_fd) {
                client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL);
                if (client_fd == -1) {
                    perror("accept");
                    continue;
                }

                // 将新连接的客户端 socket 加入 epoll 监听
                event.events = EPOLLIN;
                event.data.fd = client_fd;
                epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &event);
                printf("New client connected: fd=%d\n", client_fd);
            } 
            // 客户端 socket 可读：接收数据
            else if (events[i].events & EPOLLIN) {
                ssize_t bytes_read = read(current_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
                if (bytes_read <= 0) {
                    // 连接关闭或错误，移除监听并关闭 socket
                    epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, current_fd, NULL);
                    close(current_fd);
                    printf("Client fd=%d disconnected.\n", current_fd);
                } else {
                    buffer[bytes_read] = '\0';
                    printf("Received from fd=%d: %s\n", current_fd, buffer);
                    // 回显数据（示例）
                    write(current_fd, buffer, bytes_read);
                }
            }
        }
    }

    close(server_fd);
    return 0;
}

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关键解释

1. 服务器初始化：创建 TCP 服务器 socket 并绑定端口。
2. 注册服务器 socket：将服务器 socket 加入 epoll 监听列表，关注 EPOLLIN 事件（新连接到达）。
3. 事件循环：
   • epoll_wait() 返回所有就绪的事件。
   • 如果是服务器 socket 就绪，调用 accept() 接受新连接，并将新客户端 socket 加入 epoll。
   • 如果是客户端 socket 可读，读取数据并处理；若读取失败（如连接关闭），则移除监听并关闭 socket。

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触发模式

• 水平触发（LT，默认）：只要文件描述符处于就绪状态，epoll_wait() 会持续报告事件。
• 边缘触发（ET）：仅在状态变化时报告一次事件。需搭配非阻塞 IO，并循环读取数据直到 EAGAIN 错误。

设置 ET 模式示例：

event.events = EPOLLIN | EPOLLET;  // 边缘触发

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通过 epoll_event，可以高效管理成千上万的并发连接，是高性能网络服务器的核心机制（如 Nginx、Redis）。