Linux如何使用epoll开发高并发服务_LinuxIO多路复用示例-linux运维-PHP中文网

Linux如何使用epoll开发高并发服务_LinuxIO多路复用示例

冷漠man

发布： 2025-11-29 18:38:02

原创

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答案：本文介绍了基于Linux epoll机制实现高性能回显服务器的方法，通过epoll_create、epoll_ctl和epoll_wait系统调用管理大量并发连接，结合非阻塞I/O与边缘触发模式提升效率，并给出完整C语言示例及关键优化点。

linux如何使用epoll开发高并发服务_linuxio多路复用示例

在开发高并发网络服务时，I/O多路复用是提升性能的核心技术之一。Linux下的 epoll 相比传统的 select 和 poll，具备更高的效率和可扩展性，特别适合处理成千上万的并发连接。本文通过一个简单的示例，说明如何使用 epoll 实现一个高性能的回显服务器（Echo Server）。

epoll 的基本原理

epoll 是 Linux 特有的 I/O 事件通知机制，它通过三个主要系统调用工作：

epoll_create：创建一个 epoll 实例。
epoll_ctl：向 epoll 实例注册、修改或删除文件描述符的监听事件。
epoll_wait：等待有事件发生的文件描述符，返回就绪列表。

epoll 使用红黑树管理监听的 fd，避免每次调用都传入全部 fd，同时通过就绪链表返回活跃连接，时间复杂度为 O(1)，适合大规模并发场景。

实现一个简单的 epoll 回显服务器

下面是一个基于 epoll 的单线程 TCP 回显服务器的基本结构：

#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define MAX_EVENTS 1024
#define PORT 8888

// 设置文件描述符为非阻塞
int set_nonblocking(int fd) {
    int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    if (flags == -1) flags = 0;
    return fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
}

int main() {
    int listen_sock, conn_sock, epoll_fd;
    struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
    socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
    struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];

    // 创建监听 socket
    listen_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    set_nonblocking(listen_sock);

    // 绑定地址和端口
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);

    bind(listen_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    listen(listen_sock, 10);

    // 创建 epoll 实例
    epoll_fd = epoll_create1(0);
    if (epoll_fd == -1) {
        perror("epoll_create1");
        return -1;
    }

    // 将监听 socket 加入 epoll，监听新连接
    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.fd = listen_sock;
    if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_sock, &ev) == -1) {
        perror("epoll_ctl: listen_sock");
        return -1;
    }

    printf("Server running on port %d\n", PORT);

    while (1) {
        int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1);
        if (nfds == -1) {
            perror("epoll_wait");
            break;
        }

        for (int i = 0; i < nfds; i++) {
            if (events[i].data.fd == listen_sock) {
                // 新连接到来
                conn_sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr*)&cli_addr, &cli_len);
                if (conn_sock == -1) {
                    if (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK)
                        perror("accept");
                    continue;
                }
                set_nonblocking(conn_sock);
                ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;  // 边缘触发模式
                ev.data.fd = conn_sock;
                if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, conn_sock, &ev) == -1) {
                    perror("epoll_ctl: conn_sock");
                    close(conn_sock);
                }
            } else {
                // 已连接 socket 有数据可读
                conn_sock = events[i].data.fd;
                char buf[1024];
                ssize_t count;

                while ((count = read(conn_sock, buf, sizeof(buf))) > 0) {
                    write(conn_sock, buf, count); // 回显数据
                }

                if (count == 0) {
                    // 客户端关闭连接
                    close(conn_sock);
                    epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, conn_sock, NULL);
                } else if (count == -1) {
                    if (errno != EAGAIN)
                        close(conn_sock);
                }
            }
        }
    }

    close(listen_sock);
    close(epoll_fd);
    return 0;
}

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关键点说明与优化建议

非阻塞 I/O 必须配合 epoll 使用：所有加入 epoll 的 fd 都应设置为非阻塞，防止 read/write 阻塞整个事件循环。
边缘触发（ET） vs 水平触发（LT）：示例中使用了 EPOLLET 模式，只在状态变化时通知一次。使用 ET 时必须一次性处理完所有数据（如循环 read 直到 EAGAIN），否则可能丢失事件。
错误处理不可忽略：read 返回 0 表示对端关闭，返回 -1 且 errno 为 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK 表示无数据可读，不是错误。
资源清理要及时：连接断开后应从 epoll 中删除，并关闭 fd，避免资源泄漏。