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分类: LINUX

2014-05-26 22:37:59

注:之前写过两篇关于epoll实现的文章,但是感觉懂得了实现原理并不一定会使用,所以又决定写这一系列文章,希望能够对epoll有比较清楚的认识。是请大家转载务必注明出处,算是对我劳动成果的一点点尊重吧。另外,文中如果有不全面或者不正确的地方还请大家指出。也可以私信或者发邮件:lvyilong316@163.com

1. ET模式实现分析

1.1 ETLT的实现区别

    首先给出下面一张图,这张图是从我之前的一篇博文——epoll实现分析中摘取并细化的。这张图对理解ET模式已经epoll的工作过程只管重要,当然我自己总结出来后也感觉有的小成就,在这里与大家分享。


注:上图的poll不要理解成和select相似那个poll,这是通过epoll_ctl调用的。

下面简要分析一下epoll的工作过程:

(1) epoll_wait调用ep_poll,当rdlist为空(无就绪fd)时挂起当前进程,知道rdlist不空时进程才被唤醒。

(2) 文件fd状态改变(buffer由不可读变为可读或由不可写变为可写),导致相应fd上的回调函数ep_poll_callback()被调用。

(3) ep_poll_callback将相应fd对应epitem加入rdlist,导致rdlist不空,进程被唤醒,epoll_wait得以继续执行。

(4) ep_events_transfer函数将rdlist中的epitem拷贝到txlist中,并将rdlist清空。

(5) ep_send_events函数(很关键),它扫描txlist中的每个epitem,调用其关联fd对用的poll方法(图中蓝线)。此时对poll的调用仅仅是取得fd上较新的events(防止之前events被更新),之后将取得的events和相应的fd发送到用户空间(封装在struct epoll_event,从epoll_wait返回)。之后如果这个epitem对应的fdLT模式监听且取得的events是用户所关心的,则将其重新加入回rdlist(图中蓝线),否则(ET模式)不在加入rdlist

具体代码:

/* 扫描整个txlist链表... */

for (eventcnt = 0, uevent = esed->events;

     !list_empty(head) && eventcnt < esed->maxevents;) {

/* 取出第一个成员 */

epi = list_first_entry(head, struct epitem, rdllink);

/* 然后从链表里面移除 */

list_del_init(&epi->rdllink);

/* 读取events, 

 * 注意events我们ep_poll_callback()里面已经取过一次了为啥还要再取?

 * 1. 我们当然希望能拿到此刻的最新数据, events是会变的~

 * 2. 不是所有的poll实现都通过等待队列传递了events, 有可能某些驱动压根没传

 * 必须主动去读取. */

revents = epi->ffd.file->f_op->poll(epi->ffd.file, NULL) &

epi->event.events;

if (revents) {

/* 将当前的事件和用户传入的数据都copy给用户空间,

 * 就是epoll_wait()后应用程序能读到的那一堆数据. */

if (__put_user(revents, &uevent->events) ||

    __put_user(epi->event.data, &uevent->data)) {

/* 如果copy过程中发生错误会中断链表的扫描,

 * 并把当前发生错误的epitem重新插入到ready list.

 * 剩下的没处理的epitem也不会丢弃ep_scan_ready_list()

 * 中它们也会被重新插入到ready list */

list_add(&epi->rdllink, head);

return eventcnt ? eventcnt : -EFAULT;

}

eventcnt++;

uevent++;

if (epi->event.events & EPOLLONESHOT)

epi->event.events &= EP_PRIVATE_BITS;

else if (!(epi->event.events & EPOLLET)) {

/*

 * If this file has been added with Level

 * Trigger mode, we need to insert back inside

 * the ready list, so that the next call to

 * epoll_wait() will check again the events

 * availability. At this point, noone can insert

 * into ep->rdllist besides us. The epoll_ctl()

 * callers are locked out by

 * ep_scan_ready_list() holding "mtx" and the

 * poll callback will queue them in ep->ovflist.

 */

/* 嘿嘿, EPOLLET和非ET的区别就在这一步之差呀~

 * 如果是ET, epitem是不会再进入到readly list,

 * 除非fd再次发生了状态改变, ep_poll_callback被调用.

 * 如果是非ET, 不管你还有没有有效的事件或者数据,

 * 都会被重新插入到ready list, 再下一次epoll_wait

 * 会立即返回并通知给用户空间当然如果这个

 * 被监听的fds确实没事件也没数据了, epoll_wait会返回一个0,

 * 空转一次.

 */

list_add_tail(&epi->rdllink, &ep->rdllist);

}

}

}

说明:

epoll_wait返回的条件是rdlist不空,而使rdlist不空的途径有两个,分别对应图中的红线和蓝线。

ETLT模式下的epitem都可以通过红线方式加入rdlist从而唤醒epoll_wait,但LT模式下的epitem还可以通过蓝线方式重新加入rdlist唤醒epoll_wait。所以ET模式下,fd就绪(通过红线加入rdlist)只会被通知一次,而LT模式下只要满足相应读写条件就返回就绪(通过蓝线加入rdlist)。

ET事件发生仅通知一次的原因是只被添加到rdlist中一次,而LT可以有多次添加的机会。

1.2 两种加入rdlist途径的不同

下面我们来分析一下图中两种将epitem加入rdlist方式(也就是红线和蓝线)的区别。

红线:fd状态改变是才会触发。那么什么情况会导致fd状态的改变呢?

对于读取操作:

(1) buffer由不可读状态变为可读的时候,即由空变为不空的时候。

(2) 当有新数据到达时,即buffer中的待读内容变多的时候。

对于写操作:

(1) 当buffer由不可写变为可写的时候,即由满状态变为不满状态的时候。

(2) 当有旧数据被发送走时,即buffer中待写的内容变少得时候。

蓝线:fdevents中有相应的时间(位置1)即会触发。那么什么情况下会改变events的相应位呢?

对于读操作:

(1) buffer中有数据可读的时候,即buffer不空的时候fdevents的可读为就置1

对于写操作:

(1) buffer中有空间可写的时候,即buffer不满的时候fdevents的可写位就置1

说明:红线是时间驱动被动触发,蓝线是函数查询主动触发。

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给主人留下些什么吧!~~

lein3172016-09-13 15:39:54

那个图,箭头乱飞,看不懂。不过确实是原理性的文章。
我有几个具体的问题,请教下:

1、int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
这个events的长度其实并不能代表能同时连接的客户端数量,只是能一次处理的事件的多少,即使他的长度(maxevents)小于瞬时并发,也不会导致具体的功能问题,只是会有效率问题:epoll_wait次数增加,对吗?

2、int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
EPOLL_CTL_DEL传递了错误的event,但fd是正确的,能正确的删除吗?我的测试觉得是能的,但是为什么还要传递呢?

3、根据man,close fd之后,响应的epoll数据会自动删除,我的测试感觉是不一定能正确的删除。因为我发现如果不显示的EPOLL_CTL_DEL,/proc/pid/fd下

hu_lu_wa2015-07-28 17:11:36

博主这个系列的分析的太透彻了,找了好久终于找到一篇真正能透彻理解epoll的文章了,别的大都是江湖骗子。

CU博客助理2014-07-11 15:51:07

专家点评:这两篇对poll和epoll的原理层、代码层等介绍的很详细、非常的不错。不过如果没有基础的话看着可能有点费劲。(感谢参加原创评选活动,获奖结果即将公布)

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