多路复用技术 epoll 分析

• epoll并没有使用共享内存 文中大部分人认为，epoll并没有使用mmap或共享内存
• Linux下的I/O复用与epoll详解
• epoll原理详解及epoll反应堆模型

epoll的操作

int epoll_create(int size);  
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);  
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);  

1. epoll_create: 建立一个epoll对象(在epoll文件系统中给这个句柄分配资源).
2. 调用epoll_ctl向epoll对象中添加socket. 包含该socket的节点会被加入到一个红黑树上.
3. 调用epoll_wait收集发生事件的连接. 触发了事件的链接会被放入一个双向链表.

epoll的结构与工作原理

1. 红黑树. 用红黑树存储需要监听事件的socket.
   • epoll_ctl在向epoll对象中添加、修改、删除事件时，从rbr红黑树中查找事件也非常快
2. 双向链表. 触发了监听事件的socket会被拷贝至此，等待用户处理。
   • 所有添加到epoll中的事件都会与设备(如网卡)驱动程序建立回调关系，也就是说相应事件的发生时会调用这里的回调方法。这个回调方法在内核中叫做ep_poll_callback，它会把这样的事件放到上面的rdllist双向链表中。

   

epoll的两种触发模式

epoll有EPOLLLT和EPOLLET两种触发模式，水平触发和边缘触发. 此处略

总结

1. java nio是利用Selector多路复用来实现的.
   • linux2.x版本后，Selector是用epoll实现的.
   • 通过建立一个Selector, 可以在其上监听socket. 通过建立一个epoll对象，可以在其上为socket注册监听事件.
2. linux epoll的常用函数是epoll_ctl, epoll_wait. 利用epoll_ctl可以为socket注册监听事件，并调用epoll_wait返回触发事件的socket.
   1. epoll_ctl监听socket时，会将该socket放入红黑树
   2. epoll_wait返回一个双向链表，其中包含了触发事件的socket.
   3. 所有添加到epoll中的事件都会与设备(如网卡)驱动程序建立回调关系，相应事件的发生时会调用回调方法ep_poll_callback.把socket放到rdllist双向链表中.

epoll与select poll的比较

1. select poll是采用轮询方式, epoll采用回调的方式
2. select poll每次等待socket事件，都需要把所有socket从用户态拷贝至内核态，epoll则只需将socket添加一次到红黑树上即可.
3. select用数组来存放socket, 因此受到数量限制. poll用链表存放, epoll用红黑树存放, 因此不受数量限制.
4. select、poll、epoll虽然都会返回就绪的文件描述符数量。但是select和poll并不会明确指出是哪些文件描述符就绪，而epoll会。造成的区别就是，系统调用返回后，调用select和poll的程序需要遍历监听的整个文件描述符找到是谁处于就绪，而epoll则直接处理即可。