epoll解读

来源：互联网发布：数据库bms是什么意思编辑：程序博客网时间：2024/05/22 16:45

转自http://my.oschina.net/dclink/blog/287198

1、流的概念

一个流可以是文件，socket，pipe等可以进行I/O操作的内核对象

不管是文件还是套接字还是管道，都可以看作是流

2、I/O操作

通过read，我们可以从流中读入数据，通过write，我们可以往流写入数据。

现在假设一个情况，我们要从流中读数据，但是流中还没有数据（典型的例子是clientsocket要从serversocket中读取返回数据，但是服务器还没有把数据返回），怎么办呢？这时候就产生了阻塞。

3、阻塞

阻塞：你去餐厅点饭，但是饭没好，需要你等待，还不能走，一直等。。。。

非阻塞盲轮询：你急着要吃饭，你一分钟去问下老板，饭好了没？然后一直问。。。

为了解决阻塞是如何进行的，需要讨论缓冲区，以及内核缓冲区

4、缓冲区及内核缓冲区

缓冲区：引入进来为了减少频繁的I/O操作而引起频繁的系统调用，当你操作一个流时，更多是以缓冲区为单位进行操作，这是相对于用户而言，对于内核而言，也需要缓冲区。

假设有一个管道，进程A为管道写入方，B为管道读出方

（1）缓冲区非空

假设一开始内核缓冲区是空的，B作为读取方，被阻塞了，然后A往管道内写数据，这时候内核缓冲区由空变为非空，内核就产生一个事件告诉B该醒了，来读数据了，这个事件为“缓冲区非空”

（2）缓冲区满

但是“缓冲区非空”事件通知B后，B还没有读出数据，且内核许诺了不能把写入管道中的数据丢掉这个时候，A写入的数据会滞留在内核缓冲区中，如果内核也缓冲区满了，B扔未开始读数据，最终内核会被填满，这时候产生一个I/O事件，告诉进程A，你该等待阻塞了，我们把这个事件定义为“缓冲区满”。

（3）缓冲区非空

假设最后B终于来读数据了，于是内核的缓冲区空了出来，这时候内核会告诉A，内核缓冲区有空位了，你可以从长眠中醒来了，继续写数据，我们把这个事件叫做“缓冲区非满”。

（4）缓冲区空

当事件通知了A，但是A没有数据写入了，而B继续读出数据，知道内核缓冲区空了，这时候内核就告诉B，需要阻塞了，此时为“缓冲区空”

这四个I/O事件，缓冲区空，缓冲区满，缓冲区非空，缓冲区非满，是阻塞同步的根本

5、阻塞I/O产生由来

由于一个线程只能处理一个流的I/O事件，所以就产生了阻塞I/O。

如果想要处理多个流，要么多进程，要么多线程，但是两种方法效率都不高

6、非阻塞忙轮询

我们可以同时处理多个流了，把一个流从阻塞状态切换到非阻塞状态，读数据

while true{
    for i in stream[];{
        if i has data
            read until unavaliable
    }
}

我们需要把所有流从头到位都问一遍，这样可以处理多个流了，如果所有流都没有数据，就白白浪费CPU了。

为了避免CPU空转，引入代理（select，poll，epoll）

7、select、poll代理作用（无差别轮询）

这个代理可以同时观察许多流的I/O事件，在空闲的时候，会把当前线程阻塞掉，当有一个或多个流有I/O事件时，就从阻塞状态中醒过来，于是轮询所有有流的线程，就把“忙”去掉了。

但是还有一个问题，我们只是知道有I/O事件发生了，但是我们不知道是哪几个流有数据，我们只能无差别轮询所有的流，找出能读出数据或者写入数据的流，对他们进行操作。

while true{
    select (streams[])
    for i in streams[]{
        if i has data
            read until unavaliable
    }
}

8、说到这可以引入epoll了

epoll可以理解为event poll，不同于忙轮询和无差别轮询，epoll会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们，此时我们对这些流的操作都是有意义的，复杂度降低到O（1）

讨论epoll细节之前，我们先把epoll的相关操作列出：

epoll_create 创建一个epoll对象，一般epollfd = epoll_create()

epoll_ctl 往epoll对象中增加、删除一个流的某一个事件

比如：

epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, socket, EPOLLIN); 注册缓冲区非空事件，即有数据流

epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, socket, EPOLLOUT); 注册缓冲区非满事件，即流可以被写入

epoll_wait(epollfd, EPOLL_CTL_WAIT,socket, EPOLLWAIT); 注册缓冲区等待事件

（当对一个非阻塞的流的读写发生缓冲区满或者缓冲区空，write，read会返回-1，并设置errno=EAGAIN，而epoll只关心缓冲区非满和缓冲区非空事件）

一个eopll的代码大概如下：

while true{
    active_stream[] = epoll_wait(epollfd)
    for i in active_stream[]{
        read or write till
    }
}

0 0