本篇是多路复用的第五篇,主要来讲解epoll的水平触发和边缘触发是怎么回事。
一、概念介绍
EPOLL事件有两种模型,水平出发和边缘触发,如下所示:
1. Level Triggered (LT) 水平触发
1. socket接收缓冲区不为空 有数据可读 读事件一直触发
2. socket发送缓冲区不满 可以继续写入数据 写事件一直触发
备注:符合思维习惯,epoll_wait返回的事件就是socket的状态
例子介绍:
1. accept一个连接,添加到epoll中监听EPOLLIN事件
2. 当EPOLLIN事件到达时,read fd中的数据并处理
3. 当需要写出数据时,把数据write到fd中;
如果数据较大,无法一次性写出,那么在epoll中监听EPOLLOUT事件
4. 当EPOLLOUT事件到达时,继续把数据write到fd中;
如果数据写出完毕,那么在epoll中关闭EPOLLOUT事件
2. Edge Triggered (ET) 边沿触发
1. socket的接收缓冲区状态变化时触发读事件,即空的接收缓冲区刚接收到数据时触发读事件
2. socket的发送缓冲区状态变化时触发写事件,即满的缓冲区刚空出空间时触发读事件
备注:仅在状态变化时触发事件
例子介绍:
1. accept一个一个连接,添加到epoll中监听EPOLLIN|EPOLLOUT事件
2. 当EPOLLIN事件到达时,read fd中的数据并处理,read需要一直读,直到返回EAGAIN为止
3. 当需要写出数据时,把数据write到fd中,直到数据全部写完,或者write返回EAGAIN
4. 当EPOLLOUT事件到达时,继续把数据write到fd中,直到数据全部写完,或者write返回EAGAIN
3.LT和ET两者比较:
1. 从ET的处理过程中可以看到,ET的要求是需要一直读写,直到返回EAGAIN,否则就会遗漏事件。
ET的编程可以做到更加简洁,某些场景下更加高效,但另一方面容易遗漏事件,容易产生bug。
2. LT的处理过程中,直到返回EAGAIN不是硬性要求,但通常的处理过程都会读写直到返回EAGAIN,
但LT比ET多了一个开关EPOLLOUT事件的步骤。
LT的编程与poll/select接近,符合一直以来的习惯,不易出错。
二 、内核调度实现方式
三、 水平触发和边缘触发的常见问题
1. 水平触发的问题:不必要的唤醒
1)不必要的唤醒:
1.内核:收到第一个连接请求。线程 A 和 线程 B 两个线程都在 epoll_wait() 上等待。
由于采用边缘触发模式,所以只有一个线程会收到通知。这里假定线程 A 收到通知
2.线程A:epoll_wait() 返回
3.线程A:调用 accpet() 并且成功
4.内核:此时 accept queue 为空,所以将边缘触发的 socket 的状态从可读置成不可读
5.内核:收到第二个建连请求
6.内核:此时,由于线程 A 还在执行 accept() 处理,只剩下线程 B 在等待 epoll_wait(),
于是唤醒线程 B。
7.线程A:继续执行 accept() 直到返回 EAGAIN
8.线程B:执行 accept(),并返回 EAGAIN,此时线程 B 可能有点困惑(“明明通知我有事件,结果却返回 EAGAIN”)
9.线程A:再次执行 accept(),这次终于返回 EAGAIN
2)饥饿:
1.内核:接收到两个建连请求。线程 A 和 线程 B 两个线程都在等在 epoll_wait()。
由于采用边缘触发模式,只有一个线程会被唤醒,我们这里假定线程 A 先被唤醒
2.线程A:epoll_wait() 返回
3.线程A:调用 accpet() 并且成功
4.内核:收到第三个建连请求。由于线程 A 还没有处理完(没有返回 EAGAIN),
当前 socket 还处于可读的状态,由于是边缘触发模式,所有不会产生新的事件
5.线程A:继续执行 accept() 希望返回 EAGAIN 再进入 epoll_wait() 等待,
然而它又 accept() 成功并处理了一个新连接
6.内核:又收到了第四个建连请求
7.线程A:又继续执行 accept(),结果又返回成功
参考文档:
https://blog.csdn.net/dongfuye/article/details/50880251
https://www.zhihu.com/question/20502870
https://blog.lucode.net/linux/epoll-tutorial.html
https://plantegg.github.io/2019/12/09/epoll%E7%9A%84LT%E5%92%8CET/