epoll 使用示例

epoll 是 Linux 内核提供的一种高效的 I/O 多路复用机制，用于监控多个文件描述符（如套接字）的状态变化（可读、可写、异常等）。它是 select 和 poll 的改进版本，特别适合处理高并发场景下的网络连接。

为什么需要 epoll？

• 传统的 select 和 poll 在处理大量文件描述符时存在性能瓶颈：
• 线性扫描所有描述符：每次调用都需要遍历所有被监控的描述符，时间复杂度为 O(n)。
• 重复传递监控列表：每次调用需将监控的 fd 集合从用户态拷贝到内核态。
• 无法动态修改监控列表：每次调用需重新设置需监控的 fd。
• epoll 时间复杂度优化为 O(1)！

适用场景

• 高并发服务器（如 Web 服务器、游戏服务器、实时通信系统）。
• 需要同时管理数千甚至数万个网络连接的场景。
• 需要低延迟和高吞吐量的网络应用。

示例代码

#include <sys/timerfd.h>
#include <sys/poll.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <unistd.h>

int main(int ac, char *av[]) {
    int timerfd;
    int epollfd;
    struct epoll_event ev;
    struct epoll_event new_ev;
    struct itimerspec timer_value;

    /* set timerfd */
    timerfd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0);
    if (timerfd < 0) {
        printf("failed to create timer fd\n");
        exit(1);
    }
    bzero(&timer_value, sizeof(timer_value));
    timer_value.it_value.tv_sec = 1;
    timer_value.it_value.tv_nsec = 0;
    timer_value.it_interval.tv_sec = 1;
    timer_value.it_interval.tv_nsec = 0;

    /* set events */
    epollfd = epoll_create1(0);
    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.fd = timerfd;
    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, timerfd, &ev);

    /* start timer */
    if (timerfd_settime(timerfd, 0, &timer_value, NULL) < 0) {
        printf("could not start timer\n");
        exit(1);
    }

    /* wait for events */
    while (1) {
        int num_events = epoll_wait(epollfd, &new_ev, 1, 0);
        if (num_events > 0) {
            int timers_elapsed = 0;
            (void) read(new_ev.data.fd, &timers_elapsed, 8);
            printf("timers elapsed: %d\n", timers_elapsed);
        }
    }

    struct itimerspec disarm = { 0 };
    timerfd_settime(timerfd, 0, &disarm, NULL);
    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, timerfd, NULL);
    close(timerfd);
    close(epollfd);
    exit(0);
}