linux网络编程学习
Epoll是一种IO事件通知机制，是linux内核实现IO多路复用的一种方式。 IO多路复用是指，在一个操作里同时监听多个输入输出源，在其中一个或多个输入源可用的时候返回，并对其进行读写操作。
可读事件，当文件描述符关联的内核读缓冲区可读时，则触发读事件。 可写事件，当文件描述符关联的内核写缓冲区可写，则触发可写事件。
epoll的核心有三个API，核心数据结构是一个红黑树和一个链表。
3.1.1 功能： 内核会产生一个epoll实例数据结构并返回一个文件描述符，这个特殊的数据结构就是epoll实例的句柄，另外两个API都以他为基础。 3.1.2 参数： size表示要监视的未按描述符的最大值； 3.1.3 返回值： 返回值是epoll的文件描述符。
3.2.1 功能：
将被监听的描述符添加到红黑树或者从红黑树中删除或者对监听的事件进行修改。
3.2.2 参数：
epfd是指epoll的文件描述符，即int epoll_create( int size )的返回值。
opt参数的操作类型有：
EPOLL_CTL_ADD，向interest list中添加一个需要监视的描述符；
EPOLL_CTL_DEL, 向interest list中删除一个描述符；
EPOLL_CTL_MOD, 修改interest list中的一个描述符。
fd是要对其进行操作的事件的文件描述符。
event是一个事件的结构体。其中：
struct epoll_event的结构如下：
typedef union epoll_data
void *ptr;//指向用户自定义数据
int fd; //注册的文件描述符
uint32_t u32;//32位整数
uint64_t u64;//64位整数
}epoll_data_t;
struct epoll_event{
uint32_t events;//描述epoll事件
epoll_data_t data;
};
其中data域是用来给出描述符信息的字段，在调用epoll_ctl()加入一个需要检测的描述符的时候，一定要在此域中写入描述符相关信息。
events域是用来描述一组epoll事件。其值为：
EPOLLIN：描述符处于可读状态；
EPOLLOUT：描述符处于可写状态；
EPOLLET：将epoll event通知模式设置为edge triggered；
EPOLLONESHOT：第一次进行通知，之后不在进行检测；
EPOLLHUP：本端描述符产生一个挂断事件，默认检测事件；
EPOLLRDHUP：对端描述符产生一个挂断事件；
EPOLLPRI：由带外数据触发；
EPOLLERR：描述符产生错误时触发，默认检测事件
3.3.1 功能：
阻塞等待注册事件发生，返回事件的数目，并将触发的事件写入events数组中。
3.3.2 参数：
epfd是已创建的epoll的文件描述符；
events是用来记录触发事件的集合；
maxevents是返回events的最大个数；
timeout描述函数调用过程中阻塞的时间上限。timeout=-1表示调用将一直阻塞，直到文件描述符进入ready状态或者捕获到信号才返回。
timeout==0用于非阻塞检测是否有描述符处于ready状态，不管结果怎么样，调用都立即返回。
timeout>0表示调用将最多持续timeout时间，如果期间有检测对象变成ready或者捕获到信号则返回，否则直到超时。
3.3.3 参数解释：
处于ready状态的那些文件描述符会被复制进ready list中，epoll_wait用于向用户进程返回ready list。events和maxevents两个参数描述一个由用户分配的struct epoll event数组，调用返回时，内核将ready list复制到这个数组中，并将实际复制个数作为返回值，注意，如果ready list比maxevents大，则只能复制前maxevents个成员。
epoll支持两种触发方式：边缘触发(edge trigger, ET)和水平触发(level trigger, LT), 通过epoll_wait等待IO事件，如果当前没有可用的事件则阻塞调用线程。epoll默认使用LT模式。
对于读操作，只要缓冲内容不为空，LT模式返回读就绪。
对于写操作，只要缓冲区还不满，LT模式就返回写就绪。
对于读操作，当缓冲区由不可读变为可读时，即缓冲区由空变为不空时；当新数据到达，即缓冲区中的待读数据变多的时候；当缓冲区有数据可读，且应用进程对相应的描述符进行EPOLL_CTL_MOD修改EPOLLIN事件时候触发。
对于写操作，当缓冲区由不可写变为可写时。当有旧数据被发送走，即缓冲区中的内容变少的时候。当缓冲区有空间可写，且应用进程对相应的描述符进行EPOLL_CTL_MOD 修改EPOLLOUT事件时触发。
执行epoll_create会在内核的高速cache区中建立一个红黑树以及就绪链表（该链表存储已经就绪的文件描述符），接着用户执行的epoll_ctl函数添加文件描述符会在红黑树上增加相应的节点。
epoll采用回调机制来检测文件描述符的状态。在执行epoll_ctl的add操作时，不仅将文件描述符放到红黑树上，而且也注册了一个回调函数，内核在检测到某文件描述符可读或者可写时会调用回调函数，该回调函数会将文件描述符放在就绪链表中。
epoll_wait只用观察就绪链表中有无数据即可，最后将链表中的数据返回给数组并返回就绪的数量。内核就将这些就绪的文件描述符放在传入的数组中，所以只需要遍历一次处理即可。
用户域mmap加速区进行数据交互不涉及权限的切换（用户态到内核态，内核态到用户态）。
6.1 使用epoll_create()创建一个epoll对象，该对象与epfd关联，后续操作使用epfd来使用这个epoll对象。
6.2 调用epoll_ctl()向epoll对象中进行增加，删除事件等操作。
6.3 调用epoll_wait()阻塞（或非阻塞，或设置timeout），返回待处理事件的集合。
6.4 处理事件。
在epoll的一般使用方法中，一般IO事件是阻塞的等待事件的发生，例如我们使用读取数据函数read(),在默认情况下在没有数据时会一直阻塞等待数据的到来。但是这样会带来一个问题，在实际情况中，我们需要自己实现一个用户缓冲区来接收数据，假如我们设置用户缓冲区为200B，设置当用户缓冲区满的时候再从用户缓冲区中读数据。这时候如果只到来100B的数据，可读事件触发，如果此时是非阻塞的，IO事件虽然触发了，但是read函数不会读到任何数据，因为用户缓冲区还没有满。
这时候可以将IO设置为非阻塞即可。
epoll的非阻塞IO模式是利用边沿触发模式，同时修改read()函数模式为非阻塞读取，这样在减少epoll_wait()函数调用的同时也实现了水平触发的效果，是对epoll应用最优的模式。
Epoll一般的应用模型为：
a. 程序设置边沿触发以及每一个上述的文件描述符设置为非阻塞；
b. 调用epoll_create()创建一个epoll对象；
c. 调用epoll_ctl()向epoll对象进行删除、增加等操作；
d. 调用epoll_wait()返回待处理的事件集合；
e. 一次调用事件集合中的每一个元素中的event中的回调函数（通过函数指针）；
流程：监听可读事件（ET）->事件到来->触发事件->epoll_wait()返回->处理回调函数->继续epoll_wait()->直到这个线程结束之间一直重复这个循环；
Epoll反应堆模型流程为：
监听可读事件（ET）->事件到来->触发事件->epoll_wait()返回->
读取完数据（可读事件的回调函数内）->将该节点从红黑树上摘下（可读事件的回调函数内）->
设置可写事件和对应的回调函数（可读事件的回调函数内）->将可写事件挂上树（可读事件的回调函数内）->
处理数据（可读事件的回调函数内）->
监听可写事件（ET）->对方可读->触发事件->epoll_wait()返回->
写完数据（可写事件回调函数内）->将该节点从红黑树上摘下（可写事件回调函数内）->
设置可读事件和对应的回调函数（可写事件回调函数内）->将可读事件挂上树（可写事件回调函数内）->
处理收尾工作（可写事件回调函数内）->直到这个线程结束之间一直重复这个循环；