Linux 学习笔记之 --- epoll 事件模型详解

epoll 主要采用对已就绪的 fd 进行轮询操作

 

一、epoll 触发方式

epoll支持 ET 和 LT 两种触发方式

ET(边缘触发)：Nginx 就是采用 ET 触发方式，只支持 no-block 方式，当一个 fd 缓冲区就绪的时候，只会发送一次事件触发， 而不会管缓冲区的数据是否已经被读取，都不会再发送第二次

LT(边缘触发)：支持no-block 和 block 两种方式，当一个 fd 缓冲区就绪时，只要缓冲区有数据，就会不停的发送就绪通知

 

二、epoll 相关函数：

2.1、int epoll_create(int size);

用于创建一个 epoll 句柄，创建一个 epoll 句柄之后，会占用一个 fd 描述符，对于一个进程来说，它相关的 fd 描述符可以查看/proc/进程id/fd/， 在使用完epoll 之后，需要对他进行 close ，否则会导致 fd 太多被耗尽

 

2.2、int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

事件注册函数，将 fd 添加、修改、删除到 epfd 中，通过 op 参数修改

EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；

EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；

EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；

 

2.3、int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

可以理解为收集epoll 监控的所有事件中，已经发生的那部分 fd 的数量

 

三、epoll 工作原理

3.1、在调用 epoll_create 之后，内核就已经创建了一个 eventpoll 红黑树结构体，一个 list 双向链表，在内核态准备接受存储需要监控的 fd。

3.2、在调用 epoll_ctr 之后，直接向内核态的 eventpoll 进行 add/mod/del 对应的 fd，对于新添加进来的 fd，重复的 fd 可以通过 eventpoll 红黑树识别出来，而不需要再次从用户态拷贝到内核态这个过程

3.3、同时 epoll 还维护了一个双向的 list 链表, 在epoll_ctr执行的时候，除了会向eventpoll 红黑树添加修改外，还会在内核中断函数处理程序中注册一个回调函数，告诉内核，当这个 fd 就绪之后，将他放到 list 里面去。

3.4、在 epoll_wait 调用的时候，就是观察这个双向 list 是否有数据，有就直接处理即可

 

四、伪代码

 fd = socket_connect()  #建立一个网络连接
 efd = epoll_create(0)   #创建一个epoll
 epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event)  #将网络连接 fd 添加到efd中
 n = epoll_wait(efd, events, MAXEVENTS, -1) #从 list 中获取已经就绪的 fd 的数量
 for i in range(n):
     ev = events[i]   # 从events 内存中获取已经就绪的 fd，执行相关操作
     doing(ev)

 

五、优点

5.1、没有 fd 数量限制，取决于系统内存的大小，一般来说 1GB 就可以有 10W个

5.2、内核和用户控件使用同一块内存，mmap技术，没有用户态和内核态之间的拷贝，提高效率

5.3、无需遍历所有，仅仅只需要遍历已经就绪的 fd 即可