Linux epoll 高併發網路模型深度解析：LT/ET 模式、API 詳解、萬級併發聊天室實戰

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epoll 核心優勢

無需重複註冊：epoll_ctl 一次註冊，epoll_wait 直接返回就緒集合。
只遍歷就緒 fd：O(就緒數) 而非 O(監聽總數)，大幅降低 CPU 佔用。
支援邊緣觸發 (ET)：配合非阻塞 IO，單次通知可處理全部資料，減少系統呼叫。

兩種觸發模式

模式	特性	適用場景
LT (Level Triggered)	緩衝區有資料就持續通知；支援阻塞/非阻塞	簡單可靠、預設模式
ET (Edge Triggered)	狀態變化瞬間通知一次；必須非阻塞	高效能、需循環讀寫至 EAGAIN

核心 API

int epoll_create(int size);                    // 建立 epoll 實例
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *ev); // 註冊/修改/刪除
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout); // 等待事件

epoll_event 關鍵欄位：

struct epoll_event {
    uint32_t events;   // EPOLLIN, EPOLLOUT, EPOLLET, EPOLLONESHOT...
    epoll_data_t data; // 聯合體：fd / ptr / u32 / u64
};

實戰：萬級併發聊天室服務端 (ET 模式)

#define MAX_EVENTS 10000
int epfd = epoll_create(MAX_EVENTS);
struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];

ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;  // 讀就緒 + 邊緣觸發
ev.data.fd = listener;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listener, &ev);

while (1) {
    int n = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENTS, -1);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (events[i].data.fd == listener) {
            // 新連線
            int cfd = accept(listener, ...);
            fcntl(cfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);  // ET 必須非阻塞
            ev.data.fd = cfd;
            epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &ev);
            send(cfd, welcome_msg, ...);
        } else {
            // 讀取客戶端資料 (循環讀至 EAGAIN)
            handle_client(events[i].data.fd);
        }
    }
}

客戶端處理關鍵 (ET 模式必讀)

void handle_client(int fd) {
    char buf[4096];
    while (1) {
        int r = read(fd, buf, sizeof(buf));
        if (r > 0) broadcast(buf, r);
        else if (r == 0) { close_fd(fd); break; }  // 對端關閉
        else if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) break; // 資料讀完
        else { perror("read"); close_fd(fd); break; }
    }
}