API

1

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

返回值

• 0 返回IO就绪的文件描述符总数；

• ==0 超时返回

• <0(-1) 出错(需要注意，该调用为慢速系统调用，当被信号中断时，返回EINTR)

原理

调用epoll_create时，内核除了帮我们在epoll文件系统里建了个file结点，在内核cache里建了个红黑树用于存储以后epoll_ctl传来的fd外，还会再建立一个list链表，用于存储准备就绪的事件，当epoll_wait调用时，仅仅观察这个list链表里有没有数据即可。有数据就返回，没有数据就sleep，等到timeout时间到后即使链表没数据也返回。所以，epoll_wait非常高效。而且，通常情况下即使我们要监控百万计的fd，大多一次也只返回很少量的准备就绪fd而已，所以，epoll_wait仅需要从内核态copy少量的fd到用户态而已。那么，这个准备就绪list链表是怎么维护的呢？当我们执行epoll_ctl时，除了把fd放到epoll文件系统里file对象对应的红黑树上之外，还会给内核中断处理程序注册一个回调函数，告诉内核，如果这个fd的中断到了，就把它放到准备就绪list链表里。所以，当一个fd（例如socket）上有数据到了，内核在把设备（例如网卡）上的数据copy到内核中后就来把fd（socket）插入到准备就绪list链表里了

工作流程

1. 执行epoll_create时，创建了红黑树和就绪list链表。

2. 执行epoll_ctl时，如果增加fd（socket），则检查在红黑树中是否存在，存在立即返回，不存在则添加到红黑树上，然后向内核注册回调函数，用于当中断事件来临时向准备就绪list链表中插入数据。

3. 执行epoll_wait时立刻返回准备就绪链表里的数据

要点

• epoll_event中的epoll_data_t用来存储用户自定义数据

  当与其绑定的fd上发生指定的事件时，epoll_wait返回该event，用户可以拿到该数据

为什么高效（相对select，poll)？

• 无需每次调用，都将套接字集合从应用层拷贝到内核层。

  epoll采用红黑树来管理描述符，epoll_ctl执行管理操作

• 当有IO事件返回时，epoll无需遍历整个描述符集合(O(m)，m为IO就绪的数量)，而select/poll则是O(n)，大大的减少了轮询操作

  epoll返回event的集合(该event结构包含用户数据)，应用层只需根据原有数据来分发事件

• 内核采用slab算法管理epoll相关数据结构，加速了相关操作时间