epoll源码分析---1

当系统启动时，epoll进行初始化:

 static int __init eventpoll_init(void)
 {
     mutex_init(&pmutex);
     ep_poll_safewake_init(&psw);
     epi_cache = kmem_cache_create(“eventpoll_epi”,sizeof(struct epitem),
             0,SLAB_HWCACHE_ALIGN|EPI_SLAB_DEBUG|
             SLAB_PANIC,NULL);
     pwq_cache = kmem_cache_create(“eventpoll_pwq”,sizeof(struct
              eppoll_entry),0,EPI_SLAB_DEBUG|SLAB_PANIC,NULL);

     return 0;
 }

上面的代码实现一些数据结构的初始化,通过fs/eventpoll.c中的注释可以看出,有三种类型的锁机制使用场景:

1.epmutex(mutex):用户关闭文件描述符，但是没有调用EPOLL_CTL_DEL

2.ep->mtx(mutex):用户态与内核态的转换可能会睡眠

3.ep->lock(spinlock):内核态与具体设备中断过程中的转换,poll回调

接下来就是使用slab分配器动态分配内存，第一个结构为当系统中添加一个fd时，就创建一epitem结构体,内核管理的基本数据结构:

 struct epitem
 {
     struct rb_node rbn;//用于主结构管理的红黑树
     struct list_head rdllink;//事件就绪队列
     struct epitem *next;//用于主结构体中的链表
     struct epoll_filefd ffd;//每个fd生成的一个结构
     int nwait;//
     struct list_head pwqlist;//poll等待队列
     struct eventpoll *ep;//该项属于哪个主结构体
     struct list_head fllink;//链接fd对应的file链表
     struct epoll_event event;//注册的感兴趣的事件,也就是用户空间的epoll_event
     }

而每个epoll fd对应的主要数据结构为:

 struct eventpoll {
     spin_lock_t lock;//对本数据结构的访问
     struct mutex mtx;//防止使用时被删除
     wait_queue_head_t wq;//sys_epoll_wait() 使用的等待队列
     wait_queue_head_t poll_wait;//file->poll()使用的等待队列
     struct list_head rdllist;//事件满足条件的链表
     struct rb_root rbr;//用于管理所有fd的红黑树
     struct epitem *ovflist;//将事件到达的fd进行链接起来发送至用户空间
 }

该结构主要在epoll_create时进行创建:

 //原来使用的是hash表，所以有size,现在改为红黑树，故不使用.
 long sys_epoll_create(int size)
 {
     int error,fd = -1;
     struct eventpoll *ep;
     struct inode *inode;
     struct file *file;

     ….
     error = -EINVAL;
     //分配空间
     if(size <= 0 || (error = ep_alloc(&ep)!=0))
         goto errror_return;
     //创建一个struct file结构，由于没有任何文件系统，为匿名文件,
         并将主结构体放入file->private项中进行保存
     error = anon_inode_getfd(&fd,&inode,&file,”[eventpoll]”,
             &eventpoll_fops,ep);
     if(error)
         goto error_free;
     return fd;
     ...
 }

上面注册的操作eventpoll_fops定义如下：

 static const struct file_operations eventpoll_fops = {
     .release     =     ep_eventpoll_release;
     .poll        =    ep_eventpoll_poll,
 }

这样说来，内核中维护了一棵红黑树，大致的结构如下：