epoll 是 Linux 下多路复用的 “终极方案”，专为高并发（万级连接）设计，解决了 select/poll 轮询效率低、fd 数量受限、非线程安全等核心痛点！本文从原理、核心接口、边缘触发（ET）/ 水平触发（LT）对比到实战代码全解析，零基础也能掌握 epoll 的核心用法。

一、核心背景：为什么需要 epoll？

select/poll 在高并发场景下的致命缺陷，epoll 都做了颠覆性优化：

痛点 select/poll epoll
效率问题 轮询所有 fd，fd 越多效率越低 事件驱动，仅处理有状态变化的 fd，效率与 fd 数量无关
fd 数量限制 select 硬限制 1024，poll 受系统资源但仍轮询 无硬限制（支持万级以上 fd）
线程安全 非线程安全，多线程使用易出问题 线程安全，可多线程同时操作
内核 / 用户态拷贝 每次调用拷贝全部 fd 集合 仅拷贝一次，后续复用
触发模式 仅支持水平触发（LT） 支持 LT（默认）+ 边缘触发（ET），灵活适配场景

 epoll 的核心定位：

  • 中小并发（千级）：select/poll 够用；
  • 高并发（万级）：epoll 是唯一选择（如 Nginx、Redis 等中间件均基于 epoll）。

二、epoll 核心接口详解

epoll 的核心是 3 个接口，全部定义在 <sys/epoll.h> 头文件中，使用前需包含该头文件。

1. epoll_create：创建 epoll 实例

#include <sys/epoll.h>

int epoll_create(int size);
功能：

创建一个 epoll 实例，返回该实例的文件描述符（后续操作均基于此 fd）。

参数：
  • size：早期内核用于提示 epoll 实例可监听的 fd 最大数，现代内核已忽略该值（仅需传大于 0 的整数即可）。
返回值：
  • 成功：返回 epoll 实例的 fd（非负整数）；
  • 失败：返回 - 1，错误码存于errno。

2. epoll_ctl：管理 epoll 事件（增 / 删 / 改）

int epoll_ctl(
    int epfd,          // epoll实例的fd（epoll_create返回值）
    int op,            // 操作类型：增/删/改
    int fd,            // 要监控的文件描述符（套接字/文件）
    struct epoll_event *event // 监控的事件类型及关联数据
);
关键参数说明：
参数值 含义
op • EPOLL_CTL_ADD：添加 fd 及事件到 epoll 实例• EPOLL_CTL_DEL：从 epoll 实例删除 fd 及事件• EPOLL_CTL_MOD：修改 fd 的监控事件
struct epoll_event epoll 的核心事件结构体，定义如下：c<br>typedef union epoll_data {<br> void *ptr; // 自定义指针（如指向结构体）<br> int fd; // 关联的文件描述符（最常用）<br> uint32_t u32;<br> uint64_t u64;<br>} epoll_data_t;<br><br>struct epoll_event {<br> uint32_t events; // 监控/触发的事件类型（如EPOLLIN）<br> epoll_data_t data;// 关联数据（通常存fd）<br>};<br>
常用事件常量：
事件 含义
EPOLLIN 可读事件（套接字有数据 / 新连接）
EPOLLOUT 可写事件（套接字缓冲区空闲）
EPOLLERR 错误事件
EPOLLHUP 挂起事件（对端关闭连接）
EPOLLET 边缘触发模式（需配合 EPOLLIN/EPOLLOUT 使用）
EPOLLONESHOT 单次触发（事件处理后需重新注册）
返回值：
  • 成功：返回 0；
  • 失败：返回 - 1，错误码存于errno。

3. epoll_wait：等待事件触发

int epoll_wait(
    int epfd,                  // epoll实例的fd
    struct epoll_event *events,// 输出参数：保存已触发的事件
    int maxevents,             // events数组的最大容量（需大于0）
    int timeout                // 超时时间（ms）
);
参数说明：
  • timeout：
    • -1：永久阻塞，直到有事件触发；
    • 0：非阻塞，立即返回；
    • >0：超时毫秒数，超时返回 0。
返回值：
  • 成功：返回已触发的事件数；
  • 超时：返回 0；
  • 失败：返回 - 1，错误码存于errno。

核心优势：epoll_wait 仅返回有状态变化的 fd 事件，无需遍历所有 fd，这是 epoll 效率远超 select/poll 的关键！

三、核心概念：水平触发（LT）vs 边缘触发（ET）

epoll 支持两种触发模式，这是 epoll 的核心特性，也是面试高频考点。

1. 水平触发（LT，默认模式）

原理：

当 fd 有可读写事件时，epoll_wait持续触发通知，直到数据被全部读写完。

特点：
  • 容错性高：无需一次性读写完数据，适合新手；
  • 效率略低：未处理完的数据会重复触发通知；
  • 无需设置非阻塞 IO（可阻塞，也可非阻塞）。

2. 边缘触发（ET）

原理：

当 fd 的状态从无事件→有事件时，epoll_wait 仅触发一次通知，即使数据未读写完，后续也不会再触发，直到 fd 状态再次变化。

特点：
  • 效率高：仅触发一次，减少冗余通知；
  • 要求严格：必须一次性读写完所有数据；
  • 必须设置 fd 为非阻塞 IO（避免读写时阻塞）。
非阻塞 IO 设置代码：
// 将fd设置为非阻塞模式（ET模式必加）
int flag = fcntl(fd, F_GETFL); // 读取现有标记
fcntl(fd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK); // 添加非阻塞标记

3. LT vs ET 核心对比

特性 水平触发（LT） 边缘触发（ET）
触发时机 fd 有数据就持续触发 fd 状态变化时仅触发一次
数据处理 可分多次读写 必须一次性读写完
IO 模式 可阻塞 / 非阻塞 必须非阻塞
效率 低（冗余通知） 高（无冗余通知）
容错性 高（新手友好） 低（易丢数据）
适用场景 中小并发、数据量小 高并发、大数据量

四、实战代码：epoll 基础用法

示例 1：epoll 监听标准输入（基础版）

#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define EPOLL_SIZE 10000 // 仅为兼容旧内核，现代内核忽略

int main(void) {
    // 1. 创建epoll实例
    int epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    if (epfd == -1) {
        perror("epoll_create failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 2. 注册标准输入（fd=0）的可读事件（LT模式）
    struct epoll_event ev;
    ev.events = EPOLLIN; // 默认LT模式，去掉EPOLLET
    ev.data.fd = 0;      // 关联fd=0（标准输入）

    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &ev) == -1) {
        perror("epoll_ctl add failed");
        close(epfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    char buff[BUFSIZ] = {0};
    struct epoll_event events[1]; // 仅监听1个fd，数组大小设为1

    while (1) {
        // 3. 等待事件触发（超时5秒）
        int epoll_events_count = epoll_wait(epfd, events, 1, 5000);
        if (epoll_events_count == -1) {
            perror("epoll_wait failed");
            close(epfd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        } else if (epoll_events_count == 0) {
            printf("超时...\n");
            continue;
        }

        // 4. 处理触发的事件（仅1个事件）
        for (int i = 0; i < epoll_events_count; i++) {
            if (events[i].data.fd == 0) { // 标准输入事件
                int nread;
                // 获取可读取的字节数
                ioctl(0, FIONREAD, &nread);
                if (nread == 0) { // Ctrl+D结束输入
                    printf("keyboard done\n");
                    close(epfd);
                    exit(0);
                }

                // LT模式：分多次读也会持续触发
                nread = read(0, buff, 2); // 每次只读2字节
                buff[nread] = '\0';
                printf("read %d bytes: %s\n", nread, buff);
                memset(buff, 0, sizeof(buff)); // 清空缓冲区
            }
        }
    }

    close(epfd);
    return 0;
}

示例 2：边缘触发（ET）模式改造

仅需修改事件注册部分，并添加非阻塞设置（标准输入默认阻塞，需改为非阻塞）：

#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h> // fcntl头文件

#define EPOLL_SIZE 10000

int main(void) {
    int epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    if (epfd == -1) {
        perror("epoll_create failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 将标准输入（fd=0）设为非阻塞（ET模式必加）
    int flag = fcntl(0, F_GETFL);
    fcntl(0, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);

    // 注册ET模式的可读事件
    struct epoll_event ev;
    ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 开启边缘触发
    ev.data.fd = 0;

    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &ev) == -1) {
        perror("epoll_ctl add failed");
        close(epfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    char buff[BUFSIZ] = {0};
    struct epoll_event events[1];

    while (1) {
        int epoll_events_count = epoll_wait(epfd, events, 1, 5000);
        if (epoll_events_count == -1) {
            perror("epoll_wait failed");
            close(epfd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        } else if (epoll_events_count == 0) {
            printf("超时...\n");
            continue;
        }

        for (int i = 0; i < epoll_events_count; i++) {
            if (events[i].data.fd == 0) {
                int nread_total = 0;
                // ET模式：循环读取所有数据（非阻塞）
                while (1) {
                    int nread = read(0, buff + nread_total, sizeof(buff) - nread_total - 1);
                    if (nread > 0) {
                        nread_total += nread;
                    } else if (nread == 0) { // Ctrl+D
                        printf("keyboard done\n");
                        close(epfd);
                        exit(0);
                    } else if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
                        // 非阻塞读取完毕，退出循环
                        break;
                    } else { // 其他错误
                        perror("read failed");
                        close(epfd);
                        exit(EXIT_FAILURE);
                    }
                }

                if (nread_total > 0) {
                    buff[nread_total] = '\0';
                    printf("read %d bytes (ET模式一次性读完): %s\n", nread_total, buff);
                    memset(buff, 0, sizeof(buff));
                }
            }
        }
    }

    close(epfd);
    return 0;
}

编译运行 & 测试

# 编译LT版本
gcc epoll_lt.c -o epoll_lt
# 编译ET版本
gcc epoll_et.c -o epoll_et

# 运行LT版本（输入"hello"，会分3次触发：2+2+1字节）
./epoll_lt
# 运行ET版本（输入"hello"，仅触发1次，一次性读完5字节）
./epoll_et

五、epoll vs select/poll 核心对比

特性 select poll epoll
底层原理 轮询所有 fd 轮询所有 fd 事件驱动（仅处理有事件的 fd）
fd 数量限制 硬限制 1024 无硬限制（轮询效率低） 无硬限制（万级以上）
触发模式 仅 LT 仅 LT LT（默认）+ ET
线程安全 否 否 是
内核 / 用户态拷贝 每次调用拷贝全部 fd 每次调用拷贝全部 fd 仅拷贝一次（mmap 共享）
效率 O (n)（n=fd 总数） O(n) O (1)（仅处理触发的 fd）
适用并发量 小并发（<1024） 中小并发（千级） 高并发（万级 +）
典型应用 简单工具 中小服务 Nginx/Redis/ 高并发服务器

六、常见踩坑点

  1. ET 模式未设置非阻塞 IO：读写时会阻塞，导致程序卡死；
  2. ET 模式未一次性读完数据：未读完的数据不会触发新通知，导致数据丢失；
  3. epoll_create 参数传 0：现代内核虽兼容，但建议传大于 0 的数（如 1）；
  4. epoll_wait 的 maxevents 设为 0：直接返回 - 1，需设为 events 数组的实际大小；
  5. 忘记删除无效 fd：客户端关闭后未调用epoll_ctl(EPOLL_CTL_DEL)，导致 epoll 实例残留无效 fd；
  6. LT 模式重复触发影响效率：未及时处理数据会持续触发，需合理设计数据处理逻辑。

七、epoll 的进阶使用建议

  1. ET 模式 + 非阻塞 IO：高并发场景首选，效率最高；
  2. EPOLLONESHOT：多线程处理事件时，避免同一个 fd 的事件被多个线程重复处理；
  3. mmap 优化：现代 epoll 通过 mmap 共享内核 / 用户态数据，减少拷贝开销（无需手动设置，内核自动处理）；
  4. 文件描述符复用：关闭 fd 前先调用epoll_ctl(EPOLL_CTL_DEL)，避免 epoll 实例残留无效 fd。

八、总结

关键点回顾

  1. epoll 的核心头文件是 <sys/epoll.h>，核心接口为epoll_create/epoll_ctl/epoll_wait；
  2. epoll 的核心优势是事件驱动 + 无 fd 数量限制 + 线程安全，是高并发的首选；
  3. LT 模式（默认）：新手友好，持续触发；ET 模式：效率高，需非阻塞 + 一次性读写完数据；
  4. select/poll 适合中小并发，epoll 适合万级以上高并发（如中间件、网关）。

简单记：epoll 是 select/poll 的 “终极升级版”，解决了轮询效率低、fd 受限的核心问题；高并发场景下，ET 模式 + 非阻塞 IO 是 epoll 的最优用法。

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