网络通信 --- poll及epoll相关函数接口/三种方式的区别 --- Linux

1、区别（select/poll/epoll)

2、相关函数接口

2.1 poll 函数

• 函数原型：

#include <poll.h> // 必须包含的头文件

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

• 功能：监听多个文件描述符上的可读、可写、异常事件。
• 参数：
  • fds：struct pollfd 数组首地址，结构体定义：

    • 如果 fd 字段为负数，该条目被忽略；revents 会被设置为 0

• struct pollfd {
  int fd; // 要监听的文件描述符，若为-1则忽略该元素
  short events; // 要监听的事件（输入），如POLLIN（可读）、POLLOUT（可写）、POLLERR（异常）
  short revents; // 实际发生的事件（输出），由内核填充
  };

• • nfds：数组中有效元素的个数（类型 nfds_t 是无符号整型）。
  • timeout：超时时间（毫秒），-1 永久阻塞，0 立即返回，>0 等待指定毫秒。
• 返回值：
  • 成功：返回就绪的文件描述符个数；
  • 失败：返回 -1（并设置 errno）；
  • 超时：返回 0；-1： 一直阻塞直到事件发生

2.2 epoll相关函数

2.2.1 epoll_create

• 函数原型：

#include <sys/epoll.h> // 必须包含的头文件

// 1. 创建epoll实例（内核事件表）
int epoll_create(int size);

• 功能：创建一个 epoll 实例，返回对应的文件描述符，内核会为该实例维护红黑树（监听 fd）和就绪链表。创建实例（空红黑树 + 空就绪链表）

* 内核会为该实例维护：
* 1. 红黑树：存放所有通过 epoll_ctl() 添加的 fd
* 2. 就绪链表：存放有事件发生的 fd（由内核自动填充）
*
* 使用完后必须 close(epfd) 释放资源

• 参数：
  • size：Linux 2.6.8 后该参数无意义（仅需传入大于 0 的整数），早期用于提示内核事件表的初始大小。
• 返回值：
  • 成功：返回 epoll 实例的文件描述符（非负整数）；
  • 失败：返回 -1（设置 errno）。

2.2.2 epoll_ctl

• 函数原型：

// 2. 操作epoll事件表（添加/修改/删除事件）
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

• 功能：向 epoll 实例的事件表中添加、修改或删除目标文件描述符的监听事件。
• 参数：
  • epfd：epoll_create 返回的实例文件描述符；
  • op：操作类型：
    • EPOLL_CTL_ADD：添加 fd 的监听事件（fd 不能已存在于事件表）；
    • EPOLL_CTL_MOD：修改 fd 的监听事件（fd 必须已在事件表）；
    • EPOLL_CTL_DEL：删除 fd 的监听事件（event 参数可设为 NULL）；
  • fd：要监听的文件描述符；
  • event：监听的事件结构体，定义：

    • struct epoll_event {
      uint32_t events; // 监听的事件，如EPOLLIN（可读）、EPOLLOUT（可写）、EPOLLET（边沿触发）
      epoll_data_t data;// 关联的数据，通常存放fd，结构体定义：
      // typedef union epoll_data {
      // void *ptr;
      // int fd;
      // uint32_t u32;
      // uint64_t u64;
      // } epoll_data_t;
      };

• 返回值：
  • 成功：返回 0；
  • 失败：返回 -1（设置 errno）。

2.2.3 epoll_wait

• 函数原型：

// 3. 等待epoll事件就绪
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

• 功能：等待 epoll 实例中监听的 fd 有事件就绪，将就绪事件填充到events数组中。
• 参数：
  • epfd：epoll 实例的文件描述符；
  • events：用户态数组，用于接收内核返回的就绪事件（输出参数）；
  • maxevents：events数组的大小（必须大于 0）；
  • timeout：超时时间（毫秒），-1 永久阻塞，0 立即返回，>0 等待指定毫秒。
• 返回值：
  • 成功：返回就绪的文件描述符个数；
  • 失败：返回 -1（设置 errno）；
  • 超时：返回 0。

3、 水平触发（LT）vs 边沿触发（ET）

• LT（默认）：只要 fd 有数据可读 / 可写，epoll_wait 会持续返回该 fd 的就绪事件；
• ET：仅当 fd 的状态发生变化时（如从无数据到有数据），epoll_wait 才返回就绪事件（效率更高，但需一次性读完 / 写完数据，否则会丢失事件）。

4、epoll 的优势场景

• 适合高并发、长连接场景（如服务器），当监听的 fd 数量多但就绪 fd 少的时候，epoll 效率远高于 select/poll；
• select/poll 适合监听 fd 数量少且大部分 fd 都就绪的场景（如简单的本地工具）。
• 资源释放：
  • epoll_create 返回的文件描述符需用close()关闭，否则会造成内核资源泄漏；
  • poll/select 无需额外释放资源，调用结束后即可复用 fd 集合。