4.同时管理多个socket的高效方法-epoll

本篇是第四篇，用来介绍一种高效的多路复用方法epoll，它是在select的基础上，针对select的缺点再次设计的处理方法。

一、select的缺点以及epoll的解决策略

1. select低效的原因之一:是将“维护等待队列”和“阻塞进程”两个步骤合二为一，epoll将这两个操作拆分开来，如此以来，可以让单次操作变小，而这种操作导致的阻塞时间和冲突变少。

select这种方式会让阻塞时间和阻塞冲突的机会变大，因为只要是“添加等待队列”和“阻塞”只要有一个冲突，就会冲突。

备注：epoll将这两个操作分开，先用epoll_ctl维护等待队列，再调用epoll_wait阻塞进程。

2.select低效的另一个原因：在于程序不知道哪些socket收到数据，只能一个个遍历。epoll维护一个“就绪列表”，引用收到数据的socket，就能避免遍历。

过程：

1. 收到数据的sock2和sock3被rdlist（就绪列表）所引用。
2. 当进程被唤醒后，只要获取rdlist的内容，就能够知道哪些socket收到数据。

二、epoll的处理过程

epoll的设计主要是三个函数，epoll_create, epoll_ctl和epoll_wait,功能介绍如下代码注释所示：

int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   
bind(s, ...)
listen(s, ...)

// 创建一个epoll的fd用来管理多个socket
int epfd = epoll_create(...); 
// 将所有需要监听的socket添加到epfd中,这里原本应该是一个循环，不过没写出来
epoll_ctl(epfd, ...); 

while(1){
// 这里监控socket有没有数据收到
    int n = epoll_wait(...)
    for(接收到数据的socket){
        //处理
    }
}

1. 使用epoll_create创建epoll对象 创建一个代表该epoll的eventpoll对象是必须的，因为内核要维护“就绪列表”等数据，“就绪列表”可以作为eventpoll的成员。

2. 利用 epoll_ctl添加或删除所要监听的socket，进行维护监视列表

备注：当socket收到数据后，中断程序会操作eventpoll对象，而不是直接操作进程。

3. 接收数据

eventpoll对象相当于是socket和进程之间的中介，socket的数据接收并不直接影响进程，而是通过改变eventpoll的就绪列表来改变进程状态。当程序执行到epoll_wait时，如果rdlist已经引用了socket，那么epoll_wait直接返回，如果rdlist为空，阻塞进程。

4. 阻塞进程

正在运行进程A和进程B，在某时刻进程A运行到了epoll_wait语句。内核会将进程A放入eventpoll的等待队列中，阻塞进程。

5.唤醒进程

当socket接收到数据，中断程序一方面修改rdlist，另一方面唤醒eventpoll等待队列中的进程，进程A再次进入运行状态（如下图）。也因为rdlist的存在，进程A可以知道哪些socket发生了变化。

综述，通过上面的介绍，我们知道epoll通过两个关键点来实现这种高效的操作，一种是：解耦合的方式，将等待队列和阻塞两个操作拆分开来。一种是：增加等待队列的方式，来记录那些需要进行响应的socket信息，进而来提高多路复用的效率。

参看资料：

https://mp.weixin.qq.com/s/yB_GimOPl6o4VB85Wlh1dQ

https://zhuanlan.zhihu.com/p/64138532