关于epoll的原理和使用介绍的简单解析

词条简介如下:
epoll是Linux内核为处理大批量文件描述符而作了改进的poll,是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本,它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。
另一点原因就是获取事件的时候,它无须遍历整个被侦听的描述符集,只要遍历那些被内核IO事件异步唤醒而加入Ready队列的描述符集合就行了。
epoll除了提供select/poll那种IO事件的水平触发(Level Triggered)外,还提供了边缘触发(Edge Triggered),这就使得用户空间程序有可能缓存IO状态,减少epoll_wait/epoll_pwait的调用,提高应用程序效率。

一、问题的发现:

在某一天实现了单进程非堵塞的并发服务器之后,发现了一个问题,在实现的并发的过程中,我创建了一个list,将客户端的套接字接收并append这个列表,从而使服务器不断的遍历这个列表来确认客户端是否发送数据,确保客户端的需求得到完整的满足之后再从这个列表中删除client_socket,但当大量的客户端到来时,不断的遍历会给服务器造成不必要的资源浪费

	s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
	# 设定套接字的选项值
	s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR, 1)
	# 绑定ip
	server_addr = ('',xxxx)
	s.bind((server_addr))
	# 响应模式
	s.listen(128)
	s.setblocking(False)  # 设置套接字为非堵塞

	client_socket_list = list()
	while True:
		try: 
			new_client_socket,new_addr = s.accept()
		except Exception as ex:
			pass
		else:
			s.setblocking(False) 
			client_socket_list.append(new_client_socket)

		for client_socket in client_socket_list:
			# 接下来处理客户端的请求,一下代码省略
			# .............
				#最后的步骤为:
				client_socket.close()
				client_socket_list.remove(client_socket)

二、进一步的发现:

在上一片代码中,for循环使list不断的遍历,这个操作称之为轮询,而在了解epoll之后,epoll处理数据的方式为事件通知。众所周知,操作系统的内存空间和应用程序(文件)的内存空间是独立的两个存在,而epoll则与操作系统的内存空间共享,不属于操作系统也不属于应用程序,而是一个新的共享空间

简单的图片解析()原谅我画的不好:在这里插入图片描述

三、epoll的实现:

server_addr = ('',xxxx)
	s.bind((server_addr))

	# 响应模式(主动链接他人)
	s.listen(128)
	s.setblocking(False)  # 设置套接字为非堵塞

	#创建一个epoll对象
	epol = select.epoll()
	#将监听套接字对应的文字符注册到epoll中
	epol.register(s.fileno(),select.EPOLLIN)
	# 创建一个字典以便得到客户端的套接字socket
	client_socket_dict = dict()
	while True:
		event_list = epol.poll() # 默认堵塞,直到检测到数据到来,通过事件通知告诉程序解堵塞 返回值是一个列表 [(fd,event)]
		# 遍历列表
		for fd, event in event_list:
			# 如果文字符等于监听套接字的文字符,则执行下面的操作
			if fd == s.fileno():
				# 接收客户端的信息
				new_client_socket,new_addr = s.accept()
				# 将客户端的信息注册到epoll中
				epol.register(new_client_socket.fileno(),select.EPOLLIN)
				# 将套接字加入字典
				client_socket_dict[new_client_socket.fileno()] = new_client_socket
			elif event == select.EPOLLIN:
				# 判断已经链接的客户端是否有数据发送过来
				# 接收客户端的http请求
				request = client_socket_dict[fd].recv(1024).encode('utf-8')
				if request:
					send_file(new_client_socket,request)# 此函数为处理数据的过程,省略不写
				else:
					client_socket_dict[fd].close()
					epol.unregister(fd)
					del client_socket_dict[fd]
					print('客户端已关闭')
					

四、最后的提示

此处的实现是单进程的多线程模型使服务器有了并发的能力,能同时处理多个客户端的访问,epoll本身并没有并发,只是IO复用,不断的复用send_file()这个线程

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