epoll内部实现

epoll能够支持百万级别的句柄监听. Nodejs使用的libev,底层是epoll。Nginx使用的epoll边缘触发。

调用过程
1. 调用epoll_create()建立一个epoll对象(在epoll文件系统中为这个句柄对象分配资源)
2. 调用epoll_ctl向epoll对象中添加这100万个连接的套接字
3. 调用epoll_wait收集发生的事件的连接

实现机制

epoll内部实现_第1张图片


当某一进程调用epoll_create方法时,Linux内核会创建一个eventpoll结构体,这个结构体中有两个成员与epoll的使用方式密切相关。eventpoll结构体如下所示:
    struct eventpoll{
        /*红黑树的根节点,这颗树中存储着所有添加到epoll中的需要监控的事件*/
        struct rb_root  rbr;
        /*双链表中则存放着将要通过epoll_wait返回给用户的满足条件的事件*/
        struct list_head rdlist;
        ....
    };
    
每一个epoll对象都有一个独立的eventpoll结构体,用于存放通过epoll_ctl方法向epoll对象中添加进来的事件。这些事件都会挂载在红黑树中,如此,重复添加的事件就可以通过红黑树而高效的识别出来(红黑树的插入时间效率是lgn,其中n为树的高度)。
而所有添加到epoll中的事件都会与设备(网卡)驱动程序建立回调关系,也就是说,当相应的事件发生时会调用这个回调方法。这个回调方法在内核中叫ep_poll_callback,它会将发生的事件添加到rdlist双链表中。

在epoll中,对于每一个事件,都会建立一个epitem结构体,如下所示:
    struct epitem{
        struct rb_node rbn; //红黑树节点
        struct list_head rdllink;  //双向链表节点
        struct epoll_filefd ffd;  //事件句柄信息
        struct eventpoll *ep;    //指向其所属的eventpoll对象
        struct epoll_event event; //期待发生的事件类型
    }
当调用epoll_wait检查是否有事件发生时,只需要检查eventpoll对象中的rdlist双链表中是否有epitem元素即可。
如果rdlist不为空,则把发生的事件复制到用户态,同时将事件数量返回给用户。
 
epoll高效的原因
不重复传递socket句柄给内核,通过内核中红黑树存储要监控的句柄,通过双链表存储准备就绪的事件,并结合回调机制,造就了epoll的高效。

系统调用描述
第一步:epoll_create()系统调用。此调用返回一个句柄,之后所有的使用都依靠这个句柄来标识。
第二步:epoll_ctl()系统调用。通过此调用向epoll对象中添加、删除、修改感兴趣的事件,返回0标识成功,返回-1表示失败。
第三部:epoll_wait()系统调用。通过此调用收集收集在epoll监控中已经发生的事件。


边缘触发和水平触发 

epoll内部实现_第2张图片


epoll独有的两种模式LT和ET,ET是边缘触发,LT是水平触发。无论是LT和ET模式,都适用于以上所说的流程。区别是,LT模式下,只要一个句柄上的事件一次没有处理完,会在以后调用epoll_wait时次次返回这个句柄,而ET模式仅在第一次返回。
当一个socket句柄上有事件时,内核会把该句柄插入上面所说的准备就绪list链表,这时我们调用epoll_wait,会把准备就绪的socket拷贝到用户态内存,然后清空准备就绪list链表,
最后,epoll_wait干了件事,就是检查这些socket,如果不是ET模式,并且这些socket上确实有未处理的事件时,又把该句柄放回到刚刚清空的准备就绪链表了。所以,非ET的句柄,只要它上面还有事件,epoll_wait每次都会返回这个句柄。
可以看出,LT还有个回放的过程, 比ET低效。
 

你可能感兴趣的:(Linux)