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select,poll,epoll实现分析—结合内核源代码

[日期:2012-05-07] 来源:Linux社区  作者:vividonly [字体: ]

可以看到,总体和select的实现是类似的,只不过它是创建了一个eppoll_entry结构pwq,只不过pwq->wait的func成员被设置成了回调函数ep_poll_callback(而不是default_wake_function,所以这里并不会有唤醒操作,而只是执行回调函数),private成员被设置成了NULL。最后吧pwq->wait链入到whead中(也就是设备等待队列中)。这样,当设备等待队列中的进程被唤醒时,就会调用ep_poll_callback了。

再梳理一下,当epoll_wait时,它会判断就绪链表中有没有就绪的fd,如果没有,则把current进程加入一个等待队列(file->private_data->wq)中,并在一个while(1)循环中判断就绪队列是否为空,并结合schedule_timeout实现睡一会,判断一会的效果。如果current进程在睡眠中,设备就绪了,就会调用回调函数。在回调函数中,会把就绪的fd放入就绪链表,并唤醒等待队列(file->private_data->wq)中的current进程,这样epoll_wait又能继续执行下去了。

对于第三个缺点,epoll没有这个限制,它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。

总结:

1、select,poll实现需要自己不断轮询所有fd集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll_wait不断轮询就绪链表,期间也可能多次睡眠和唤醒交替,但是它是设备就绪时,调用回调函数,把就绪fd放入就绪链表中,并唤醒在epoll_wait中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替,但是select和poll在“醒着”的时候要遍历整个fd集合,而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来的性能提升。

2、select,poll每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次,并且要把current往设备等待队列中挂一次,而epoll只要一次拷贝,而且把current往等待队列上挂也只挂一次(在epoll_wait的开始,注意这里的等待队列并不是设备等待队列,只是一个epoll内部定义的等待队列)。这也能节省不少的开销。

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