epoll_create系统调用及示例

epoll_create – 创建epoll实例

函数介绍

epoll_create系统调用用于创建一个epoll实例，返回一个文件描述符，用于后续的epoll操作。epoll是Linux特有的I/O多路复用机制，比传统的select和poll更高效。

函数原型

#include <sys/epoll.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <unistd.h>

int epoll_create(int size);

功能

创建一个新的epoll实例，用于监控多个文件描述符的I/O事件。

参数

• int size: 建议的内核为该epoll实例分配的事件数（Linux 2.6.8后被忽略）

返回值

• 成功时返回epoll文件描述符（非负整数）
• 失败时返回-1，并设置errno

特殊限制

• 需要Linux 2.5.44以上内核支持
• 每个进程可创建的epoll实例数量受系统限制

相似函数

• epoll_create1(): 现代版本，支持标志位
• poll(): 传统的轮询机制
• select(): 传统的多路复用机制

示例代码

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>

// 系统调用包装
static int epoll_create_wrapper(int size) {
    return syscall(__NR_epoll_create, size);
}

int main() {
    int epfd;
    
    printf("=== Epoll_create 函数示例 ===\n");
    
    // 示例1: 基本的epoll实例创建
    printf("\n示例1: 基本的epoll实例创建\n");
    
    epfd = epoll_create_wrapper(10); // size参数在现代内核中被忽略
    if (epfd == -1) {
        perror("epoll_create 失败");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    printf("成功创建epoll实例，文件描述符: %d\n", epfd);
    
    // 检查epoll文件描述符是否有效
    if (fcntl(epfd, F_GETFD) != -1) {
        printf("epoll文件描述符验证成功\n");
    }
    
    // 关闭epoll实例
    if (close(epfd) == -1) {
        perror("关闭epoll实例失败");
    } else {
        printf("成功关闭epoll实例\n");
    }
    
    // 示例2: 多个epoll实例创建
    printf("\n示例2: 多个epoll实例创建\n");
    
    int epfds[5];
    int created_count = 0;
    
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        epfds[i] = epoll_create_wrapper(1);
        if (epfds[i] != -1) {
            printf("创建第%d个epoll实例: %d\n", i+1, epfds[i]);
            created_count++;
        } else {
            printf("创建第%d个epoll实例失败: %s\n", i+1, strerror(errno));
            break;
        }
    }
    
    // 关闭所有创建的epoll实例
    for (int i = 0; i < created_count; i++) {
        if (close(epfds[i]) == -1) {
            printf("关闭epoll实例%d失败: %s\n", epfds[i], strerror(errno));
        } else {
            printf("关闭epoll实例%d成功\n", epfds[i]);
        }
    }
    
    // 示例3: 错误处理演示
    printf("\n示例3: 错误处理演示\n");
    
    // 使用负数作为size参数
    epfd = epoll_create_wrapper(-1);
    if (epfd == -1) {
        if (errno == EINVAL) {
            printf("负数size参数错误处理正确: %s\n", strerror(errno));
        }
    }
    
    // 检查系统资源限制
    printf("\n系统epoll相关限制:\n");
    FILE *fp = fopen("/proc/sys/fs/epoll/max_user_watches", "r");
    if (fp != NULL) {
        char line[256];
        if (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
            printf("最大用户监视数量: %s", line);
        }
        fclose(fp);
    }
    
    // 示例4: epoll vs select/poll对比说明
    printf("\n示例4: epoll优势说明\n");
    printf("epoll相比select/poll的优势:\n");
    printf("1. 文件描述符数量无限制（受系统资源限制）\n");
    printf("2. O(1)时间复杂度的事件通知\n");
    printf("3. 内存使用更高效\n");
    printf("4. 支持边缘触发和水平触发模式\n");
    printf("5. 更好的可扩展性\n\n");
    
    // 示例5: 实际使用场景
    printf("示例5: 实际使用场景\n");
    printf("epoll的典型应用场景:\n");
    printf("1. 高并发网络服务器\n");
    printf("2. 实时数据处理系统\n");
    printf("3. 聊天服务器和即时通讯\n");
    printf("4. 代理服务器和负载均衡\n");
    printf("5. 监控和日志收集系统\n\n");
    
    // 示例6: 性能考虑
    printf("示例6: 性能考虑\n");
    printf("epoll性能优化建议:\n");
    printf("1. 合理设置epoll_wait的maxevents参数\n");
    printf("2. 避免频繁添加/删除监视的文件描述符\n");
    printf("3. 使用边缘触发模式提高效率\n");
    printf("4. 批量处理事件\n");
    printf("5. 及时关闭不需要的epoll实例\n\n");
    
    printf("总结:\n");
    printf("epoll_create是创建epoll实例的基础函数\n");
    printf("虽然现代推荐使用epoll_create1，但epoll_create仍然广泛支持\n");
    printf("返回的文件描述符需要妥善管理\n");
    printf("epoll是Linux高性能网络编程的重要工具\n");
    
    return 0;
}