linux eventfd事件通知 比信号量更好用

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前言

本专栏主要分享linux下并发编程相关知识，包括多进程，多线程，进程/线程间通信，并发同步控制，以及高并发下性能提升，请大家多多留言。

概述

eventfd 就是一个用于事件通知的fd。当然linux中，一切都可以做为文件来看待，所以就有fd。这样有一个好处管理统一，比如可以加入到epoll事件等待中。很多人可能没怎么用，但是用过的人都说：香 ！

原理简介

eventfd 提供了一个进程/线程间通信的方式。

这个方式是载体是一个句柄，也就是fd，类型是eventfd，可以在/proc下查看fd时看到；

通过它可以传递事件信息，事件就是write次数累计，这个累计值用一个8字节整型值来记录，每次write时这个整型值自动会累计，它是由内核来维护，read时就会拿到累计值，并清零fd中的值。

当然这个eventfd，可以传入poll来监听，监听可读可写事件。

可写事件, eventfd的write是一直可以的，它可以不断累加，所以一直会是可写状态，所以可以不用理会可写事件。

可读事件，当eventfd的累计值为零时，为不可读状态，当大于零时，才可读。这样就提供了一种通知机制。

使用场景

适用于等待-通知的架构模式，类似于信号量的场景。

比如生产者准备好后，通知消费者；等待的消费者获取到通知后，进行消费；消费完后，消费者又开始等待。

那么，信号量也可以实现，与eventfd有什么区别呢？

两者都是内核变量，eventfd的优势在于，它可以作为文件fd来读写，同时还可以使用poll/select实现异步等待，也就是说eventfd在等待时，你还可以干别的事，如果有可读时，你再去读；而信号量则不行，只能是等待或者不等待。

接口说明

头文件

#include <sys/eventfd.h>

创建eventfd类型的句柄

int eventfd(unsigned int initval, int flags);

参数说明

initval

计数的初值

flags

EFD_CLOEXEC:

在调用exec创建进程时会自动关闭fd。

EFD_NONBLOCK：

创建非阻塞模式的fd，也就是在计数为0时，不会等待，直接返回-1；不指定时，默认为阻塞模式。

EFD_SEMAPHORE：

创建类似信号量的模式，如果计数大于0时，每次读到的是1，同时计数自动减1，到0时阻塞。

不指定时，每次读全部累计值，计数被重置为0。

代码演示

默认参数

先看一个默认参数，默认是阻塞模式，每次都会取累计值，并重置eventfd中的累计值为零；如果累计值为0，则会阻塞。

#include <sys/eventfd.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>             /* Definition of uint64_t */

int main(int argc, char *argv[])
{
        int efd;
        uint64_t u = 0;
        ssize_t s;

    efd = eventfd(0, 0);
    if (efd == -1)
                return -1;

        u = 0x01;
        printf("write eventfd %llu \n", u);
    s = write(efd, &u, sizeof(uint64_t));

        u = 0x02;
        printf("write eventfd %llu \n", u);
        s = write(efd, &u, sizeof(uint64_t));

        u = 0x03;
        printf("write eventfd %llu \n", u);
        s = write(efd, &u, sizeof(uint64_t));

        s = read(efd, &u, sizeof(uint64_t));
    if (s != sizeof(uint64_t))
        {
                printf("read failure.\n");
        }

        printf("read %llu from efd\n", u);

        close(efd);

        return 0;
}

信号量模式

再来看一下使用信号量模式的效果，虽然写入了几次，但是每次read只读出1，累计值也是每次都会减1；

#include <sys/eventfd.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>             /* Definition of uint64_t */

int main(int argc, char *argv[])
{
        int efd;
        uint64_t u = 0;
        ssize_t s;

    efd = eventfd(0, EFD_SEMAPHORE);
    if (efd == -1)
                return -1;

        u = 0x01;
        printf("write eventfd %llu \n", u);
    s = write(efd, &u, sizeof(uint64_t));

        u = 0x02;
        printf("write eventfd %llu \n", u);
        s = write(efd, &u, sizeof(uint64_t));

        s = read(efd, &u, sizeof(uint64_t));
        if (s != sizeof(uint64_t))
        {
                printf("read failure.\n");
        }

        printf("read %llu from efd\n", u);

        s = read(efd, &u, sizeof(uint64_t));
        if (s != sizeof(uint64_t))
        {
                printf("read failure.\n");
        }

        printf("read %llu from efd\n", u);

        s = read(efd, &u, sizeof(uint64_t));
        if (s != sizeof(uint64_t))
        {
                printf("read failure.\n");
        }

        printf("read %llu from efd\n", u);

        close(efd);

        return 0;
}

结尾

作者邮箱：study@senllang.onaliyun.com
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