Golang网络模型netpoll源码解析

0、引言

在学习完了Socket编程的基础知识、Linux系统提供的I/O多路复用的实现以及Golang的GMP调度模型之后，我们进而学习Golang的网络模型——netpoll。本文将从为什么需要使用netpoll模型，以及netpoll的具体流程实现两个主要角度来展开学习。当前使用的Go的版本为1.22.4，Linux系统。

1、为什么要使用netpoll模型？

首先，什么是多路复用？

多路，指的是存在着多个需要服务的对象；复用，指的是重复利用一个单元来为上述的多个目标提供服务。

我们知道，Linux系统为用户提供了三个内核实现的IO多路复用技术的系统调用，用发展时间来排序分别为：select->poll->epoll。其中，epoll在当今使用的最为广泛，对比与select调用，它有以下的优势：

• fd数量灵活：可监听的fd数量上限灵活，使用方可以在调用epoll_create操作时自行指定。
• 更少的内核拷贝次数：在内核中，使用红黑树的结构来存储需要监听的fd，相比与调用select每次需要将所有的fd拷贝进内核，监听到事件后再全部拷贝回用户态，epoll只需要将需要监听的fd添加到事件表后，即可多次监听。
• 返回结果明确：epoll运行将就绪事件添加到就绪事件列表中，当用户调用epoll_wait操作时，内核只返回就绪事件，而select返回的是所有的事件，需要用户再进行一次遍历，找到就绪事件再处理。

需要注意的是，在不同的条件环境下，epoll的优势可能反而作用不明显。epoll只适用在监听fd基数较大且活跃度不高的场景，如此epoll事件表的空间复用和epoll_wait操作的精准才能体现出其优势；而当处在fd基数较小且活跃度高的场景下，select反而更加简单有效，构造epoll的红黑树结构的消耗会成为其累赘。

考虑到场景的多样性，我们会选择使用epoll去完成内核事件监听的操作，那么如何将golang和epoll结合起来呢？

在 Go 语言的并发模型中，GMP 框架实现了一种高效的协程调度机制，它屏蔽了操作系统线程的细节，用户可以通过轻量级的 Goroutine 来实现细粒度的并发操作。然而，底层的 IO 多路复用机制（如 Linux 的 epoll）调度的单位仍然是线程（M）。为了将 IO 调度从线程层面提升到协程层面，充分发挥 Goroutine 的高并发优势，netpoll 应运而生。

接下来我们就来学习netpoll框架的实现。

2、netpoll实现原理

2.1、核心结构

1、pollDesc

为了将IO调度从线程提升到协程层面，netpoll框架有个重要的核心结构pollDesc，它有两个，一个为表层，含有指针指向了里层的pollDesc。本文中讲到的pollDesc都为里层pollDesc。

表层pollDesc定位在internel/poll/fd_poll_runtime.go文件中：

type pollDesc struct {
	runtimeCtx uintptr
}

使用一个runtimeCtx指针指向其底层实现实例。

里层的位于runtime/netpoll.go中。

//网络poller描述符
type pollDesc struct {
    //next指针，指向在pollCache链表结构中，以下个pollDesc实例。
	link  *pollDesc
    //指向fd
	fd    uintptr

    //读事件状态标识器，状态有四种：
    //1、pdReady：表示读操作已就绪，等待处理
    //2、pdWait：表示g将要被阻塞等待读操作就绪，此时还未阻塞
    //3、g：读操作的g已经被阻塞，rg指向阻塞的g实例
    //4、pdNil：空
	rg atomic.Uintptr
	wg atomic.Uintptr
    //...
}

pollDesc的核心字段是读/写标识器rg/wg,它用于标识fd的io事件状态，并且持有被阻塞的g实例。当后续需要唤醒这个g处理读写事件的时候，可以通过pollDesc追溯得到g的实例进行操作。有了pollDesc这个数据结构，Golang就能将对处理socket的调度单位从线程Thread转换成协程G。

2、pollCache

pollCache缓冲池采用了单向链表的方式存储多个pollDesc实例。

type pollCache struct {
	lock  mutex
	first *pollDesc
}

其包含了两个核心方法，分别是alloc()和free()

//从pollCache中分配得到一个pollDesc实例
func (c *pollCache) alloc() *pollDesc {
	lock(&c.lock)
    //如果链表为空，则进行初始化
	if c.first == nil {
        //pdSize = 248
		const pdSize = unsafe.Sizeof(pollDesc{})
        //4096 / 248 = 16
		n := pollBlockSize / pdSize
		if n == 0 {
			n = 1
		}
        //分配指定大小的内存空间
		mem := persistentalloc(n*pdSize, 0, &memstats.other_sys)
        //完成指定数量的pollDesc创建
		for i := uintptr(0); i < n; i++ {
			pd := (*pollDesc)(add(mem, i*pdSize))
			pd.link = c.first
			c.first = pd
		}
	}
	pd := c.first
	c.first = pd.link
	lockInit(&pd.lock, lockRankPollDesc)
	unlock(&c.lock)
	return pd
}

//free用于将一个pollDesc放回pollCache
func (c *pollCache) free(pd *pollDesc) {
	//...
	lock(&c.lock)
	pd.link = c.first
	c.first = pd
	unlock(&c.lock)
}

2.2、netpoll框架宏观流程

在宏观的角度下，netpoll框架主要涉及了以下的几个流程：

• poll_init：底层调用epoll_create指令，在内核态中开辟epoll事件表。
• poll_open：先构造一个pollDesc实例，然后通过epoll_ctl(ADD)指令，向内核中添加要监听的socket，并将这一个fd绑定在pollDesc中。pollDesc含有状态标识器rg/wg，用于标识事件状态以及存储阻塞的g。
• poll_wait：当g依赖的事件未就绪时，调用gopark方法，将g置为阻塞态存放在pollDesc中。
• net_poll：GMP调度器会轮询netpoll流程，通常会用非阻塞的方式发起epoll_wait指令，取出就绪的pollDesc，提前出其内部陷入阻塞态的g然后将其重新添加到GMP的调度队列中。（以及在sysmon流程和gc流程都会触发netpoll）

3、流程源码实现

3.1、流程入口

我们参考以下的简易TCP服务器实现框架，走进netpoll框架的具体源码实现。

// 启动 tcp server 代码示例
func main() {
    //创建TCP端口监听器，涉及以下事件：
    //1：创建socket fd，调用bind和accept系统接口函数
    //2：调用epoll_create，创建eventpool
    //3：调用epoll_ctl(ADD)，将socket fd注册到epoll事件表
	l, _ := net.Listen("tcp", ":8080")
	// eventloop reactor 模型

	for {
        //等待TCP连接到达，涉及以下事件：
        //1：循环+非阻塞调用accept
        //2：若未就绪，则调用gopark进行阻塞
        //3：等待netpoller轮询唤醒
        //4：获取到conn fd后注册到eventpool
        //5：返回conn
		conn, _ := l.Accept()
		// goroutine per conn
		go serve(conn)
	}
}

// 处理一笔到来的 tcp 连接
func serve(conn net.Conn) {
    //关闭conn，从eventpool中移除fd
	defer conn.Close()
	var buf []byte
    //读取conn中的数据，涉及以下事件：
    //1：循环+非阻塞调用recv(read)
    //2：若未就绪，通过gopark阻塞，等待netpoll轮询唤醒
	_, _ = conn.Read(buf)
    //向conn中写入数据，涉及以下事件：
    //1：循环+非阻塞调用writev (write)
    //2：若未就绪，通过gopark阻塞，等待netpoll轮询唤醒
	_, _ = conn.Write(buf)
}

3.2、Socket创建

以net.Listen方法为入口，进行创建socket fd，调用的方法栈如下：

方法	文件
net.Listen()	net/dial.go
net.ListenConfig.Listen()	net/dial.go
net.sysListener.listenTCP()	net/tcpsock_posix.go
net.internetSocket()	net/ipsock_posix.go
net.socket()	net/sock_posix.go

核心的调用在net.socket()方法内，源码核心流程如下：

func socket(ctx context.Context, net string, family, sotype, proto int, ipv6only bool, laddr, raddr sockaddr, ctrlCtxFn func(context.Context, string, string, syscall.RawConn) error) (fd *netFD, err error) {
    //进行socket系统调用，创建一个socket
	s, err := sysSocket(family, sotype, proto)
    //绑定socket fd
    fd, err = newFD(s, family, sotype, net);
    //...

    //进行了以下事件：
    //1、通过syscall bind指令绑定socket的监听地址
    //2、通过syscall listen指令发起对socket的监听
    //3、完成epollEvent表的创建（全局执行一次）
    //4、将socket fd注册到epoll事件表中，监听读写就绪事件
    err := fd.listenStream(ctx, laddr, listenerBacklog(), ctrlCtxFn);
}

首先先执行了sysSocket系统调用，创建一个socket，它是一个整数值，用于标识操作系统中打开的文件或网络套接字；接着调用newFD方法包装成netFD对象，以便实现更高效的异步 IO 和 Goroutine 调度。

3.3、poll_init

紧接3.2中的net.socket方法，在内部还调用了net.netFD.listenStream()，poll_init的调用栈如下：

方法	文件
net.netFD.listenStream()	net/sock_posix.go
net.netFD.init()	net/fd_unix.go
poll.FD.init()	internal/poll/fd_unix.go
poll.pollDesc.init()	internal/poll/fd_poll_runtime.go
runtime.poll_runtime_pollServerInit()	runtime/netpoll.go
runtime.netpollinit()	runtime/netpoll_epoll.go

net.netFD.listenStream()核心步骤如下：

func (fd *netFD) listenStream(ctx context.Context, laddr sockaddr, backlog int, ctrlCtxFn func(context.Context, string, string, syscall.RawConn) error) error {
	//....

    //通过Bind系统调用绑定监听地址
	if err = syscall.Bind(fd.pfd.Sysfd, lsa); err != nil {
		return os.NewSyscallError("bind", err)
	}
    //通过Listen系统调用对socket进行监听
	if err = listenFunc(fd.pfd.Sysfd, backlog); err != nil {
		return os.NewSyscallError("listen", err)
	}
    //fd.init()进行了以下操作：
    //1、完成eventPool的创建
    //2、将socket fd注册到epoll事件表中
	if err = fd.init(); err != nil {
		return err
	}
	//...
	return nil
}

• 使用Bind系统调用绑定需要监听的地址
• 使用Listen系统调用监听socket
• 调用fd.init完成eventpool的创建以及fd的注册

---

net.netFD.init()方法在内部转而调用poll.FD.init()

func (fd *netFD) init() error {
	return fd.pfd.Init(fd.net, true)
}

func (fd *FD) Init(net string, pollable bool) error {
	fd.SysFile.init()

	// We don't actually care about the various network types.
	if net == "file" {
		fd.isFile = true
	}
	if !pollable {
		fd.isBlocking = 1
		return nil
	}
	err := fd.pd.init(fd)
	if err != nil {
		// If we could not initialize the runtime poller,
		// assume we are using blocking mode.
		fd.isBlocking = 1
	}
	return err
}

---

然后又转入到poll.pollDesc.init()的调用中。

func (pd *pollDesc) init(fd *FD) error {
    //通过sysOnce结构，完成epoll事件表的唯一一次创建
	serverInit.Do(runtime_pollServerInit)
    //完成init后，进行poll_open
    ctx, errno := runtime_pollOpen(uintptr(fd.Sysfd))
	//...
    //绑定里层的pollDesc实例
    pd.runtimeCtx = ctx
	return nil
}

这里的poll.pollDesc是表层pollDesc，表层pd的init是poll_init和poll_open流程的入口：

• 执行serverInit.Do(runtime_pollServerInit)，其中serverInit是名为sysOnce的特殊结构，它会保证执行的方法在全局只会被执行一次，然后执行runtime_pollServerInit，完成poll_init操作
• 完成poll_init后，调用runtime_pollOpen(uintptr(fd.Sysfd))将fd加入到eventpool中，完成poll_open操作
• 绑定里层的pollDesc实例

---

我们先来关注serverInit.Do(runtime_pollServerInit)中，执行的runtime_pollServerInit方法，它定位在runtime/netpoll.go下：

//go:linkname poll_runtime_pollServerInit internal/poll.runtime_pollServerInit
func poll_runtime_pollServerInit() {
	netpollGenericInit()
}
func netpollGenericInit() {
	if netpollInited.Load() == 0 {
		lockInit(&netpollInitLock, lockRankNetpollInit)
		lock(&netpollInitLock)
		if netpollInited.Load() == 0 {
            //进入netpollinit调用
			netpollinit()
			netpollInited.Store(1)
		}
		unlock(&netpollInitLock)
	}
}

func netpollinit() {
	var errno uintptr
    //进行epollcreate系统调用，创建epoll事件表
	epfd, errno = syscall.EpollCreate1(syscall.EPOLL_CLOEXEC)
	//...
    //创建pipe管道，接收信号，如程序终止：
    //r：信号接收端，会注册对应的read事件到epoll事件表中
    //w：信号发送端，有信号到达的时候，会往w发送信号，并对r产生读就绪事件
	r, w, errpipe := nonblockingPipe()
	//...
    //在epollEvent中注册监听r的读就绪事件
	ev := syscall.EpollEvent{
		Events: syscall.EPOLLIN,
	}
	*(**uintptr)(unsafe.Pointer(&ev.Data)) = &netpollBreakRd
	errno = syscall.EpollCtl(epfd, syscall.EPOLL_CTL_ADD, r, &ev)
	//...
    //使用全局变量缓存pipe的读写端
	netpollBreakRd = uintptr(r)
	netpollBreakWr = uintptr(w)
}

在netpollinit()方法内部，进行了以下操作：

• 执行epoll_create指令创建了epoll事件表，并返回epoll文件描述符epfd。

• 创建了两个pipe管道，当向w端写入信号的时候，r端会发生读就绪事件。

• 注册监听r的读就绪事件。

• 缓存管道。

在这里，我们创建了两个管道r以及w，并且在eventpool中注册了r的读就绪事件的监听，当我们向w管道写入数据的时候，r管道就会产生读就绪事件，从而打破阻塞的epoll_wait操作，进而执行其他的操作。

3.3、poll_open

方法	文件
net.netFD.listenStream()	net/sock_posix.go
net.netFD.init()	net/fd_unix.go
poll.FD.init()	internal/poll/fd_unix.go
poll.pollDesc.init()	internal/poll/fd_poll_runtime.go
runtime.poll_runtime_pollOpen()	runtime/netpoll.go
runtime.netpollopen	runtime/netpoll_epoll.go

在poll.pollDesc.init()方法中，完成了poll_init流程后，就会进入到poll_open流程，执行runtime.poll_runtime_pollOpen()。

//go:linkname poll_runtime_pollOpen internal/poll.runtime_pollOpen
func poll_runtime_pollOpen(fd uintptr) (*pollDesc, int) {
    //获取一个pollDesc实例
	pd := pollcache.alloc()
	lock(&pd.lock)
	wg := pd.wg.Load()
	if wg != pdNil && wg != pdReady {
		throw("runtime: blocked write on free polldesc")
	}
	rg := pd.rg.Load()
	if rg != pdNil && rg != pdReady {
		throw("runtime: blocked read on free polldesc")
	}
    //绑定socket fd到pollDesc中
	pd.fd = fd
	//...
    //初始化读写状态标识器为无状态
	pd.rg.Store(pdNil)
	pd.wg.Store(pdNil)
	//...
	unlock(&pd.lock)

    //将fd添加进epoll事件表中
	errno := netpollopen(fd, pd)
	//...
    //返回pollDesc实例
	return pd, 0
}

func netpollopen(fd uintptr, pd *pollDesc) uintptr {
	var ev syscall.EpollEvent
    //通过epollctl操作，在EpollEvent中注册针对fd的监听事件
    //操作类型宏指令：EPOLL_CTL_ADD——添加fd并注册监听事件
    //事件类型：epollevent.events:
    //1、EPOLLIN:监听读就绪事件
    //2、EPOLLOUT：监听写就绪事件
    //3、EPOLLRDHUP：监听中断事件
    //4、EPOLLET：使用边缘触发模式
	ev.Events = syscall.EPOLLIN | syscall.EPOLLOUT | syscall.EPOLLRDHUP | syscall.EPOLLET
	tp := taggedPointerPack(unsafe.Pointer(pd), pd.fdseq.Load())
	*(*taggedPointer)(unsafe.Pointer(&ev.Data)) = tp
	return syscall.EpollCtl(epfd, syscall.EPOLL_CTL_ADD, int32(fd), &ev)
}

不仅在net.Listen()流程中会触发poll open，在net.Listener.Accept流程中也会，当我们获取到了连接之后，也需要为这个连接封装成一个pollDesc实例，然后执行poll_open流程将其注册到epoll事件表中。

func (fd *netFD) accept()(netfd *netFD, err error){
    // 通过 syscall accept 接收到来的 conn fd
    d, rsa, errcall, err := fd.pfd.Accept()
    // ...
    // 封装到来的 conn fd
    netfd, err = newFD(d, fd.family, fd.sotype, fd.net)
    // 将 conn fd 注册到 epoll 事件表中
    err = netfd.init()
    // ...
    return netfd,nil
}

3.4、poll_close

当连接conn需要关闭的时候，最终会进入到poll_close流程，执行epoll_ctl(DELETE)删除对应的fd。

方法	文件
net.conn.Close	net/net.go
net.netFD.Close	net/fd_posix.go
poll.FD.Close	internal/poll/fd_unix.go
poll.FD.decref	internal/poll/fd_mutex.go
poll.FD.destroy	internal/poll/fd_unix.go
poll.pollDesc.close	internal/poll/fd_poll_runtime.go
poll.runtime_pollClose	internal/poll/fd_poll_runtime.go
runtime.poll_runtime_pollClose	runtime/netpoll.go
runtime.netpollclose	runtime/netpoll_epoll.go
syscall.EpollCtl	runtime/netpoll_epoll.go

//go:linkname poll_runtime_pollClose internal/poll.runtime_pollClose
func poll_runtime_pollClose(pd *pollDesc) {
	if !pd.closing {
		throw("runtime: close polldesc w/o unblock")
	}
	wg := pd.wg.Load()
	if wg != pdNil && wg != pdReady {
		throw("runtime: blocked write on closing polldesc")
	}
	rg := pd.rg.Load()
	if rg != pdNil && rg != pdReady {
		throw("runtime: blocked read on closing polldesc")
	}
	netpollclose(pd.fd)
	pollcache.free(pd)
}

func netpollclose(fd uintptr) uintptr {
	var ev syscall.EpollEvent
	return syscall.EpollCtl(epfd, syscall.EPOLL_CTL_DEL, int32(fd), &ev)
}

3.5、poll_wait

poll_wait流程最终会执行gopark将g陷入到用户态阻塞。

方法	文件
poll.pollDesc.wait	internal/poll/fd_poll_runtime.go
poll.runtime_pollWait	internal/poll/fd_poll_runtime.go
runtime.poll_runtime_pollWait	runtime/netpoll.go
runtime.netpollblock	runtime/netpoll.go
runtime.gopark	runtime/proc.go
runtime.netpollblockcommit	runtime/netpoll.go

在表层pollDesc中，会通过其内部的里层pollDesc指针，调用到runtime下的netpollblock方法。

/*
    针对某个 pollDesc 实例，监听指定的mode 就绪事件
        - 返回true——已就绪  返回false——因超时或者关闭导致中断
        - 其他情况下，会通过 gopark 操作将当前g 阻塞在该方法中
*/
func netpollblock(pd *pollDesc, mode int32, waitio bool) bool {
    //针对mode事件，获取相应的状态
	gpp := &pd.rg
	if mode == 'w' {
		gpp = &pd.wg
	}

	for {
		//关心的io事件就绪，直接返回
		if gpp.CompareAndSwap(pdReady, pdNil) {
			return true
		}
        //关心的io事件未就绪，则置为等待状态，G将要被阻塞
		if gpp.CompareAndSwap(pdNil, pdWait) {
			break
		}
		//...
	}

	//...
    //将G置为阻塞态
		gopark(netpollblockcommit, unsafe.Pointer(gpp), waitReasonIOWait, traceBlockNet, 5)
    //当前g从阻塞态被唤醒，重置标识器
    old := gpp.Swap(pdNil)
	if old > pdWait {
		throw("runtime: corrupted polldesc")
	}
    //判断是否是因为所关心的事件触发而唤醒
	return old == pdReady
}

在gopark方法中，会闭包调用netpollblockcommit方法，其中会根据g关心的事件类型，将其实例存储到pollDesc的rg或wg容器中。

// 将 gpp 状态标识器的值由 pdWait 修改为当前 g
func netpollblockcommit(gp *g, gpp unsafe.Pointer) bool {
	r := atomic.Casuintptr((*uintptr)(gpp), pdWait, uintptr(unsafe.Pointer(gp)))
	if r {
		//增加等待轮询器的例程计数。
		//调度器使用它来决定是否阻塞
		//如果没有其他事情可做，则等待轮询器。
		netpollAdjustWaiters(1)
	}
	return r
}

---

接着我们来关注何时会触发poll_wait流程。

首先是在listener.Accept流程中，如果当前尚未有连接到达，则执行poll wait将当前g阻塞挂载在该socket fd对应pollDesc的rg中。

// Accept wraps the accept network call.
func (fd *FD) Accept() (int, syscall.Sockaddr, string, error) {
	//...
	for {
        //以非阻塞模式发起一次accept，尝试接收conn
		s, rsa, errcall, err := accept(fd.Sysfd)
		if err == nil {
			return s, rsa, "", err
		}
		switch err {
            //忽略中断类错误
		case syscall.EINTR:
			continue
            //尚未有到达的conn
		case syscall.EAGAIN:
            //进入poll_wait流程，监听fd的读就绪事件，当有conn到达表现为fd可读。
			if fd.pd.pollable() {
                //假如读操作未就绪，当前g会被阻塞在方法内部，直到因为超时或者就绪被netpoll ready唤醒。
				if err = fd.pd.waitRead(fd.isFile); err == nil {
					continue
				}
			}
		//...
	}
}

// 指定 mode 为 r 标识等待的是读就绪事件，然后走入更底层的 poll_wait 流程
func (pd *pollDesc) waitRead(isFile bool) error {
    return pd.wait('r', isFile)
}

其次分别是在conn.Read/conn.Write流程中，假若conn fd下读操作未就绪（无数据到达）/写操作未就绪（缓冲区空间不足），则会执行poll wait将g阻塞并挂载在对应的pollDesc中的rg/wg中。

func (fd *FD) Read(p []byte) (int, error) {
	//...
	for {
        //非阻塞模式进行一次read调用
		n, err := ignoringEINTRIO(syscall.Read, fd.Sysfd, p)
		if err != nil {
			n = 0
            //进入poll_wait流程，并标识关心读就绪事件
			if err == syscall.EAGAIN && fd.pd.pollable() {
				if err = fd.pd.waitRead(fd.isFile); err == nil {
					continue
				}
			}
		}
		err = fd.eofError(n, err)
		return n, err
	}
}

func (fd *FD)Write(p []byte)(int,error){
    // ...
    for{
    // ...
    // 以非阻塞模式执行一次syscall write操作
        n, err := ignoringEINTRIO(syscall.Write, fd.Sysfd, p[nn:max])
        if n >0{
            nn += n
        }
        // 缓冲区内容都已写完，直接退出
        if nn ==len(p){
            return nn, err
        }

    // 走入 poll_wait 流程，并标识关心的是该 fd 的写就绪事件
    if err == syscall.EAGAIN && fd.pd.pollable(){
        // 倘若写操作未就绪，当前g 会 park 阻塞在该方法内部，直到因超时或者事件就绪而被 netpoll ready 唤醒
        if err = fd.pd.waitWrite(fd.isFile); err ==nil{
            continue
        }
    }
    // ...  

}

3.6、net_poll

netpoll流程至关重要，它会在底层调用系统的epoll_wait操作，找到触发事件的fd，然后再逆向找到绑定fd的pollDesc实例，返回内部阻塞的g叫给上游处理唤醒。其调用栈如下：

方法	文件
runtime.netpoll	runtime/netpoll_epoll.go
runtime.netpollready	runtime/netpoll.go
runtime.netpollunblock	runtime/netpoll.go

netpoll具体的源码如下：

//netpoll用于轮询检查是否有就绪的io事件
//若发现了就绪的io事件，检查是否有pollDesc中的g关心其事件
//若找到了关心其io事件就绪的g，添加到list返回给上游处理
func netpoll(delay int64) (gList, int32) {
	if epfd == -1 {
		return gList{}, 0
	}
	var waitms int32
    //根据传入的delay参数，决定调用epoll_wait的模式：
    //delay < 0:设为阻塞模式（在 gmp 调度流程中，如果某个 p 迟迟获取不到可执行的 g 时，会通过该模式，使得 thread 陷入阻塞态，但该情况全局最多仅有一例）
    //delay = 0:设为非阻塞模式（通常情况下为此模式，包括 gmp 常规调度流程、gc 以及全局监控线程 sysmon 都是以此模式触发的 netpoll 流程）
    //delay > 0:设为超时模式（在 gmp 调度流程中，如果某个 p 迟迟获取不到可执行的 g 时，并且通过 timer 启动了定时任务时，会令 thread 以超时模式执行 epoll_wait 操作）
	if delay < 0 {
		waitms = -1
	} else if delay == 0 {
		waitms = 0
	} else if delay < 1e6 {
		waitms = 1
	} else if delay < 1e15 {
		waitms = int32(delay / 1e6)
	} else {
		waitms = 1e9
	}
    //最多接收128个io就绪事件
	var events [128]syscall.EpollEvent
retry:
    //以指定模式调用epoll_wait
	n, errno := syscall.EpollWait(epfd, events[:], int32(len(events)), waitms)
	//...
    //存储关心io事件就绪的G实例
	var toRun gList
	delta := int32(0)
    //遍历返回的就绪事件
	for i := int32(0); i < n; i++ {
		ev := events[i]
		if ev.Events == 0 {
			continue
		}
		//pipe接收端的信号处理，检查是否需要退出netpoll
		if *(**uintptr)(unsafe.Pointer(&ev.Data)) == &netpollBreakRd {
			if ev.Events != syscall.EPOLLIN {
				println("runtime: netpoll: break fd ready for", ev.Events)
				throw("runtime: netpoll: break fd ready for something unexpected")
			}
		//...
			continue
		}

		var mode int32
        //记录io就绪事件的类型
		if ev.Events&(syscall.EPOLLIN|syscall.EPOLLRDHUP|syscall.EPOLLHUP|syscall.EPOLLERR) != 0 {
			mode += 'r'
		}
		if ev.Events&(syscall.EPOLLOUT|syscall.EPOLLHUP|syscall.EPOLLERR) != 0 {
			mode += 'w'
		}
        // 根据 epollevent.data 获取到监听了该事件的 pollDesc 实例
		if mode != 0 {
			tp := *(*taggedPointer)(unsafe.Pointer(&ev.Data))
			pd := (*pollDesc)(tp.pointer())
			//...
            //检查是否为G所关心的事件
				delta += netpollready(&toRun, pd, mode)

		}
	}
	return toRun, delta
}

func netpollready(toRun *gList, pd *pollDesc, mode int32) int32 {
	delta := int32(0)
	var rg, wg *g
	if mode == 'r' || mode == 'r'+'w' {
        //就绪事件包含读就绪，尝试唤醒pd内部的rg
		rg = netpollunblock(pd, 'r', true, &delta)
	}
	if mode == 'w' || mode == 'r'+'w' {
        //就绪事件包含读就绪，尝试唤醒pd内部的wg
		wg = netpollunblock(pd, 'w', true, &delta)
	}
    //存在G实例，则加入list中
	if rg != nil {
		toRun.push(rg)
	}
	if wg != nil {
		toRun.push(wg)
	}
	return delta
}

func netpollunblock(pd *pollDesc, mode int32, ioready bool, delta *int32) *g {
    //获取存储的g实例
	gpp := &pd.rg
	if mode == 'w' {
		gpp = &pd.wg
	}

	for {
		old := gpp.Load()
		//...
		new := pdNil
		if ioready {
			new = pdReady
		}
        //将gpp的值从g置换成pdReady
		if gpp.CompareAndSwap(old, new) {
			if old == pdWait {
				old = pdNil
			} else if old != pdNil {
				*delta -= 1
			}
            //返回需要唤醒的g实例
			return (*g)(unsafe.Pointer(old))
		}
	}
}

---

那么，我们也同样需要关注在哪个环节进入了net_poll流程。

首先，是在GMP调度器中的findRunnable方法中被调用，用于找到可执行的G实例。具体的实现在之前的GMP调度文章中有讲解，这里只关心涉及到net_poll方面的源码。

findRunnable方法定位在runtime/proc.go中

func findRunnable()(gp *g, inheritTime, tryWakeP bool){
    // ..
    /*
        同时满足下述三个条件，发起一次【非阻塞模式】的 netpoll 流程：
            - epoll事件表初始化过
            - 有 g 在等待io 就绪事件
            - 没有空闲 p 在以【阻塞或超时】模式发起 netpoll 流程
    */
    if netpollinited()&& atomic.Load(&netpollWaiters)>0&& atomic.Load64(&sched.lastpoll)!=0{
        // 以非阻塞模式发起一轮 netpoll，如果有 g 需要唤醒，一一唤醒之，并返回首个 g 给上层进行调度
        if list := netpoll(0);!list.empty(){// non-blocking
            // 获取就绪 g 队列中的首个 g
            gp := list.pop()
            // 将就绪 g 队列中其余 g 一一置为就绪态，并添加到全局队列
            injectglist(&list)
            // 把首个g 也置为就绪态
            casgstatus(gp,_Gwaiting,_Grunnable)
            // ...
            //返回 g 给当前 p进行调度
            return gp,false,false
        }
    }

    // ...
    /*
        同时满足下述三个条件，发起一次【阻塞或超时模式】的 netpoll 流程：
            - epoll事件表初始化过
            - 有 g 在等待io 就绪事件
            - 没有空闲 p 在以【阻塞或超时】模式发起 netpoll 流程
    */
    if netpollinited()&&(atomic.Load(&netpollWaiters)>0|| pollUntil !=0)&& atomic.Xchg64(&sched.lastpoll,0)!=0{
    // 默认为阻塞模式
        delay :=int64(-1)
        // 存在定时时间，则设为超时模式
        if pollUntil !=0{
            delay = pollUntil - now
        // ...
        }
        // 以【阻塞或超时模式】发起一轮 netpoll
        list := netpoll(delay)// block until new work is available
    }
    // ...
}

其次，是位于同文件下的sysmon方法中，它会被一个全局监控者G执行，每隔10ms发一次非阻塞的net_poll流程。

// The main goroutine.
func main(){
// ...
// 新建一个 m，直接运行 sysmon 函数
    systemstack(func(){
        newm(sysmon,nil,-1)
    })

    // ...
}

// 全局唯一监控线程的执行函数
func sysmon(){
// ...
for{
// ...
/*
        同时满足下述三个条件，发起一次【非阻塞模式】的 netpoll 流程：
            - epoll事件表初始化过
            - 没有空闲 p 在以【阻塞或超时】模式发起 netpoll 流程
            - 距离上一次发起 netpoll 流程的时间间隔已超过 10 ms
    */
        lastpoll :=int64(atomic.Load64(&sched.lastpoll))
        if netpollinited()&& lastpoll !=0&& lastpoll+10*1000*1000< now {
            // 以非阻塞模式发起 netpoll
            list := netpoll(0)// non-blocking - returns list of goroutines
            // 获取到的  g 置为就绪态并添加到全局队列中
            if!list.empty(){
                // ...
                injectglist(&list)
                // ...
            }
        }
    // ...
    }
}

最后，还会发生在GC流程中。

func pollWork() bool{
    // ...
    // 若全局队列或 p 的本地队列非空，则提前返回
    /*
        同时满足下述三个条件，发起一次【非阻塞模式】的 netpoll 流程：
            - epoll事件表初始化过
            - 有 g 在等待io 就绪事件
            - 没有空闲 p 在以【阻塞或超时】模式发起 netpoll 流程
    */
    if netpollinited()&& atomic.Load(&netpollWaiters)>0&& sched.lastpoll !=0{
    // 所有取得 g 更新为就绪态并添加到全局队列
        if list := netpoll(0);!list.empty(){
            injectglist(&list)
            return true
        }
    }
    // ...
}

4、参考博文

感谢观看，本篇博文参考了小徐先生的文章，非常推荐大家去观看并且进入到源码中学习，链接如下：

万字解析 golang netpoll 底层原理