epoll 水平触发与边缘触发

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

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。

边缘触发实验

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”。但是没有调用read函数将缓存区的数据取出来， 缓冲区的数据还是留在那。

#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。

水平触发实验

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。