epoll 水平触发与边缘触发

https://blog.csdn.net/lihao21/article/details/67631516?ref=myread

epoll也是实现I/O多路复用的一种方法，为了深入了解epoll的原理，我们先来看下epoll水平触发（level trigger，LT，LT为epoll的默认工作模式）与边缘触发（edge trigger，ET）两种工作模式。

使用脉冲信号来解释LT和ET可能更加贴切。Level是指信号只需要处于水平，就一直会触发；而edge则是指信号为上升沿或者下降沿时触发。说得还有点玄乎，我们以生活中的一个例子来类比LT和ET是如何确定读操作是否就绪的。

水平触发
儿子：妈妈，我收到了500元的压岁钱。
妈妈：嗯，省着点花。
儿子：妈妈，我今天花了200元买了个变形金刚。
妈妈：以后不要乱花钱。
儿子：妈妈，我今天买了好多好吃的，还剩下100元。
妈妈：用完了这些钱，我可不会再给你钱了。
儿子：妈妈，那100元我没花，我攒起来了
妈妈：这才是明智的做法！
儿子：妈妈，那100元我还没花，我还有钱的。
妈妈：嗯，继续保持。
儿子：妈妈，我还有100元钱。
妈妈：…

接下来的情形就是没完没了了：只要儿子一直有钱，他就一直会向他的妈妈汇报。LT模式下，只要内核缓冲区中还有未读数据，就会一直返回描述符的就绪状态，即不断地唤醒应用进程。在上面的例子中，儿子是缓冲区，钱是数据，妈妈则是应用进程了解儿子的压岁钱状况（读操作）。

边缘触发
儿子：妈妈，我收到了500元的压岁钱。
妈妈：嗯，省着点花。
（儿子使用压岁钱购买了变形金刚和零食。）
儿子：
妈妈：儿子你倒是说话啊？压岁钱呢？

这个就是ET模式，儿子只在第一次收到压岁钱时通知妈妈，接下来儿子怎么把压岁钱花掉并没有通知妈妈。即儿子从没钱变成有钱，需要通知妈妈，接下来钱变少了，则不会再通知妈妈了。在ET模式下，缓冲区从不可读变成可读，会唤醒应用进程，缓冲区数据变少的情况，则不会再唤醒应用进程。

我们再详细说明LT和ET两种模式下对读写操作是否就绪的判断。

水平触发

1. 对于读操作

只要缓冲内容不为空，LT模式返回读就绪。

2. 对于写操作

只要缓冲区还不满，LT模式会返回写就绪。

边缘触发

1. 对于读操作

（1）当缓冲区由不可读变为可读的时候，即缓冲区由空变为不空的时候。

（2）当有新数据到达时，即缓冲区中的待读数据变多的时候。

（3）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。

2. 对于写操作

（1）当缓冲区由不可写变为可写时。

（2）当有旧数据被发送走，即缓冲区中的内容变少的时候。

（3）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。

实验

实验1

实验1对标准输入文件描述符使用ET模式进行监听。当我们输入一组字符并接下回车时，屏幕中会输出”hello world”。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>int main()
{int epfd, nfds;struct epoll_event event, events[5];epfd = epoll_create(1);event.data.fd = STDIN_FILENO;event.events = EPOLLIN | EPOLLET;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &event);while (1) {nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);int i;for (i = 0; i < nfds; ++i) {if (events[i].data.fd == STDIN_FILENO) {printf("hello world\n");}}}
}

输出：

$ ./epoll1
a
hello world
abc
hello world
hello
hello world
ttt
hello world

当用户输入一组字符，这组字符被送入缓冲区，因为缓冲区由空变成不空，所以ET返回读就绪，输出”hello world”。
之后再次执行epoll_wait，但ET模式下只会通知应用进程一次，故导致epoll_wait阻塞。
如果用户再次输入一组字符，导致缓冲区内容增多，ET会再返回就绪，应用进程再次输出”hello world”。
如果将上面的代码中的event.events = EPOLLIN | EPOLLET;改成event.events = EPOLLIN;，即使用LT模式，则运行程序后，会一直输出hello world。

实验2

实验2对标准输入文件描述符使用LT模式进行监听。当我们输入一组字符并接下回车时，屏幕中会输出”hello world”。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>int main()
{int epfd, nfds;char buf[256];struct epoll_event event, events[5];epfd = epoll_create(1);event.data.fd = STDIN_FILENO;event.events = EPOLLIN;  // LT是默认模式epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &event);while (1) {nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);int i;for (i = 0; i < nfds; ++i) {if (events[i].data.fd == STDIN_FILENO) {read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));printf("hello world\n");}}}
}

输出：

$ ./epoll2
abc
hello world
eeeee
hello world
lihao
hello world

实验2中使用的是LT模式，则每次epoll_wait返回时我们都将缓冲区的数据读完，下次再调用epoll_wait时就会阻塞，直到下次再输入字符。
如果将上面的程序改为每次只读一个字符，那么每次输入多少个字符，则会在屏幕中输出多少个“hello world”。有意思吧。

实验3

实验3对标准输入文件描述符使用ET模式进行监听。当我们输入任何输入并接下回车时，屏幕中会死循环输出”hello world”。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>int main()
{int epfd, nfds;struct epoll_event event, events[5];epfd = epoll_create(1);event.data.fd = STDIN_FILENO;event.events = EPOLLIN | EPOLLET;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &event);while (1) {nfds = epoll_wait(epfd, events, 5, -1);int i;for (i = 0; i < nfds; ++i) {if (events[i].data.fd == STDIN_FILENO) {printf("hello world\n");event.data.fd = STDIN_FILENO;event.events = EPOLLIN | EPOLLET;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, STDIN_FILENO, &event);}}}
}

实验3使用ET模式，但是每次读就绪后都主动对描述符进行EPOLL_CTL_MOD 修改EPOLLIN事件，由上面的描述我们可以知道，会再次触发读就绪，这样就导致程序出现死循环，不断地在屏幕中输出”hello world”。但是，如果我们将EPOLL_CTL_MOD 改为EPOLL_CTL_ADD，则程序的运行将不会出现死循环的情况。