网络编程（十二）epoll的两种模式
在Linux网络编程中，epoll是一种高效的事件通知机制，广泛应用于高并发服务器开发。epoll提供了两种工作模式：水平触发（LT）和边沿触发（ET）。这两种模式在行为、性能和适用场景上有所不同。本文将基于技术笔记内容，详细解析这两种模式，帮助您更好地理解和应用它们。
1. epoll简介
epoll是Linux内核提供的一种I/O多路复用机制，用于监控多个文件描述符（fd）的状态变化。它比传统的select和poll更高效，尤其是在处理大量连接时。epoll的核心在于其工作模式的选择，这直接影响程序的性能和可靠性。
2. 水平触发模式（LT模式）
水平触发（Level-Triggered，LT）是epoll的默认工作模式。它的特点是内核会持续通知就绪的文件描述符，直到相关操作完成。
2.1 基本特点
默认模式：LT是epoll的缺省（默认）工作方式。
支持套接字类型：同时支持阻塞（block）和非阻塞（no-block）socket。
通知机制：内核检测到文件描述符就绪（例如，读缓冲区有数据或写缓冲区可写）时，会通过epoll_wait()函数通知用户。如果用户没有处理该就绪事件，内核会持续通知，直到状态改变。
2.2 工作场景示例
假设客户端向服务器发送数据：每次发送1KB，服务器使用epoll LT模式检测读事件。服务器每次接收500字节（即接收较慢）。在这种情况下：
读事件：只要读缓冲区中有数据（即使未读完），epoll_wait()就会返回通知用户。例如，第一次接收500字节后，缓冲区还剩500字节，内核会再次通知，直到所有数据被读取。
写事件：类似地，只要写缓冲区有可用空间（可写），epoll_wait()就会返回通知用户，允许继续发送数据。
2.3 优缺点
优点：简单易用，兼容性强（支持阻塞操作），适合初学者或常规应用。
缺点：通知频率较高，可能带来不必要的性能开销，因为在状态未变化时内核仍会重复通知。
3. 边沿触发模式（ET模式）
边沿触发（Edge-Triggered，ET）是epoll的高速工作模式，它只在状态变化时通知一次，要求用户更积极地处理事件。
3.1 基本特点
高速模式：ET设计用于高性能场景，减少重复通知。
只支持非阻塞socket：必须使用非阻塞套接字，以避免阻塞操作导致其他文件描述符饿死（即无法及时处理）。
通知机制：内核仅在文件描述符从未就绪变为就绪时通知一次（例如，读缓冲区从空变为有数据）。之后，除非用户操作导致状态再次变化（如读取数据后缓冲区变空），否则内核不会再次通知。
3.2 工作场景示例
同样假设客户端发送1KB数据，服务器使用epoll ET模式检测：
读事件：当新数据到达读缓冲区（状态变化）时，epoll_wait()通知一次。如果用户只读取了500字节（缓冲区还剩500字节），内核不会再次通知；只有当下一次新数据到达时，才会再次通知。因此，用户必须在一次通知中尽可能读取所有数据（使用循环读取直到EAGAIN错误）。
写事件：当写缓冲区从不可用（满）变为可用（有空间）时，epoll_wait()通知一次。之后，即使缓冲区仍有空间，内核也不会重复通知，除非再次发生状态变化。
3.3 优缺点
优点：通知次数少，效率高，适合高并发、低延迟的应用。
缺点：编程更复杂，必须使用非阻塞IO并在一次通知中处理所有数据，否则可能丢失事件。
4. LT与ET的对比与选择
特性 | LT模式（水平触发） | ET模式（边沿触发） |
|---|---|---|
默认模式 | 是 | 否（需手动设置） |
套接字支持 | 阻塞和非阻塞均可 | 只支持非阻塞 |
通知频率 | 高（持续通知） | 低（仅状态变化时通知一次） |
性能 | 相对较低 | 高 |
适用场景 | 常规应用、初学者友好 | 高性能服务器、专家级优化 |
选择建议：
如果您需要简单、可靠的处理，或者使用阻塞socket，选择LT模式。
如果您追求极致性能，能处理非阻塞IO和事件循环，选择ET模式。
5. 实际编程注意事项
设置模式：在epoll中使用ET模式时，需要通过epoll_ctl()设置EPOLLET标志。
非阻塞IO：ET模式必须搭配非阻塞socket，读取数据时应循环读取直到返回EAGAIN或EWOULDBLOCK错误，确保一次处理所有可用数据。
错误处理：在两种模式下，都应注意处理EAGAIN等错误，以避免阻塞。
结论
epoll的LT和ET模式各有优劣，理解它们的区别对于构建高效网络应用至关重要。LT模式提供了简单性和兼容性，而ET模式提供了更高的性能但需要更精细的控制。根据您的应用需求选择合适的模式，并结合非阻塞IO最佳实践，可以显著提升服务器性能。