Linux API. Исчерпывающее руководство

Программный интерфейс epoll также позволяет получать уведомления, срабатывающие по фронту, — это когда мы можем узнать, производился ли ввод/вывод для заданного дескриптора между двумя последовательными вызовами epoll_wait() (или между первым вызовом и моментом открытия дескриптора). Использование данного вида уведомлений семантически похоже на ввод/вывод на основе сигналов; разница лишь в том, что последний генерирует по одному сигналу для каждого события, а вызов epoll_wait() возвращает все события сразу.

Для включения уведомлений, срабатывающих по фронту, при вызове epoll_ctl() в поле ev.events нужно указать флаг EPOLLET:

struct epoll_event ev;

ev.data.fd = fd

ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;

if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, ev) == -1)

errExit("epoll_ctl");

Проиллюстрируем разницу между уведомлениями, срабатывающими по уровню и по фронту, на следующем примере. Представьте, что мы задействуем интерфейс epoll для мониторинга ввода сокета (EPOLLIN), и при этом происходят следующие события.

1. В сокет поступает ввод.

2. Мы выполняем вызов epoll_wait(), который возвращает нам сведения о готовности сокета, вне зависимости от типа применяемых уведомлений.

3. Мы выполняем второй вызов epoll_wait().

При использовании уведомлений, срабатывающих по уровню, второй вызов epoll_wait() проинформирует нас о готовности сокета. Если же прибегнуть к уведомлениям, срабатывающим по фронту, второе обращение к epoll_wait() заблокируется, поскольку с момента предыдущего вызова не появилось никакого нового ввода.

Как отмечалось в подразделе 59.1.1, уведомления, срабатывающие по фронту, обычно применяются в сочетании с неблокирующими файловыми дескрипторами. Таким образом, общий алгоритм применения этих уведомлений в интерфейсе epoll выглядит так.

1. Делаем все дескрипторы, которые нужно отслеживать, неблокирующими.

2. Формируем список интереса epoll с помощью вызова epoll_ctl().

3. Обрабатываем события ввода/вывода в следующем цикле:

• извлекаем список готовых дескрипторов, используя epoll_wait();

• выполняем ввод/вывод для каждого готового дескриптора, пока соответствующий системный вызов (например, read(), write(), recv(), send() или accept()) не вернет ошибку EAGAIN или EWOULDBLOCK.

Предотвращение нехватки данных в файловых дескрипторах с помощью уведомлений, срабатывающих по фронту

Представьте, что мы используем уведомления, срабатывающие по фронту, для мониторинга большого количества файловых дескрипторов, и в один из них поступает большое количество входящих данных (возможно, бесконечный поток). Если после определения готовности этого дескриптора попытаться прочитать весь его ввод в неблокирующем режиме, то есть вероятность оставить без внимания остальные дескрипторы (то есть может пройти много времени, прежде чем опять будет проверена их готовность). Одним из решений данной проблемы является хранение списка файловых дескрипторов, о чьей готовности мы проинформированы, и выполнение постоянного цикла, который делает следующее.

1. Отслеживает файловые дескрипторы с помощью вызова epoll_wait() и добавляет в список приложения те из них, что являются готовыми. При наличии в списке каких-либо элементов данный шаг должен иметь очень маленькое или нулевое время ожидания; в случае если список не был пополнен, это позволит приложению быстро перейти к следующему шагу и начать обслуживать дескрипторы, которые точно являются готовыми.

2. Выполняет ограниченный объем ввода/вывода для готовых файловых дескрипторов (возможно, перебирая их по кругу, а не возвращаясь к началу списка после каждого вызова epoll_wait()). Если соответствующий неблокирующий системный вызов завершается ошибкой EAGAIN или EWOULDBLOCK, файловый дескриптор можно убрать из списка.

Представленный подход требует дополнительной работы со стороны программиста, однако предоставляемые им преимущества не ограничиваются защитой от нехватки данных в файловых дескрипторах. Например, в вышеупомянутом цикле можно выполнять и другие шаги, такие как управление таймерами или прием сигналов с помощью вызова sigwaitinfo() (или аналогичного).

Нехватку данных следует учитывать и при использовании ввода/вывода на основе сигналов, поскольку он также поддерживает механизм уведомлений, срабатывающих по фронту. В то же время уведомления, срабатывающие по уровню, могут не иметь подобных проблем, поскольку позволяют блокировать файловые дескрипторы и проверять их готовность внутри цикла; это дает нам возможность выполнить некий объем ввода/вывода, прежде чем вернуться к поиску готовых дескрипторов.

59.5. Ожидание сигналов и готовности файловых дескрипторов

Иногда процессу приходится ждать возникновения сразу двух событий: возможности ввода/вывода в одном или нескольких файловых дескрипторах и доставки сигнала. Эту операцию можно попытаться выполнить с помощью вызова select(), как показано в листинге 59.7.