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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: ]

三、epoll实现

epoll既然是对select和poll的改进,就应该能避免上述的三个缺点。那epoll都是怎么解决的呢?在此之前,我们先看一下epoll和select和poll的调用接口上的不同,select和poll都只提供了一个函数——select或者poll函数。而epoll提供了三个函数,epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait,epoll_create是创建一个epoll句柄;epoll_ctl是注册要监听的事件类型;epoll_wait则是等待事件的产生。

对于第一个缺点,epoll的解决方案在epoll_ctl函数中。每次注册新的事件到epoll句柄中时(在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD),会把所有的fd拷贝进内核,而不是在epoll_wait的时候重复拷贝。epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

对于第二个缺点,epoll的解决方案不像select或poll一样每次都把current轮流加入fd对应的设备等待队列中,而只在epoll_ctl时把current挂一遍(这一遍必不可少)并为每个fd指定一个回调函数,当设备就绪,唤醒等待队列上的等待者时,就会调用这个回调函数,而这个回调函数会把就绪的fd加入一个就绪链表)。epoll_wait的工作实际上就是在这个就绪链表中查看有没有就绪的fd(利用schedule_timeout()实现睡一会,判断一会的效果,和select实现中的第7步是类似的)。

说明一下这个回调机制的原理,其实很简单,看一下select和epoll在把current加入fd对应的设备等待队列时使用的代码:

select:

  1. static void __pollwait(struct file *filp, wait_queue_head_t *wait_address,  
  2.                 poll_table *p)  
  3. {  
  4.     struct poll_table_entry *entry = poll_get_entry(p);  
  5.     if (!entry)  
  6.         return;  
  7.     get_file(filp);  
  8.     entry->filp = filp;  
  9.     entry->wait_address = wait_address;  
  10.     init_waitqueue_entry(&entry->wait, current);  
  11.     add_wait_queue(wait_address, &entry->wait);  
  12. }  

其中init_waitqueue_entry实现如下:

  1. static inline void init_waitqueue_entry(wait_queue_t *q, struct task_struct *p)  
  2. {  
  3.     q->flags = 0;  
  4.     q->private = p;  
  5.     q->func = default_wake_function;  
  6. }  

上面的代码是说建立一个poll_table_entry结构entry,首先把current设置为entry->wait的private成员,同时把default_wake_function设为entry->wait的func成员,然后把entry->wait链入到wait_address中(这个wait_address就是设备的等待队列,在tcp_poll中就是sk_sleep)。

再看一下epoll:

  1. /* 
  2.  * This is the callback that is used to add our wait queue to the 
  3.  * target file wakeup lists. 
  4.  */  
  5. static void ep_ptable_queue_proc(struct file *file, wait_queue_head_t *whead,  
  6.                  poll_table *pt)  
  7. {  
  8.     struct epitem *epi = ep_item_from_epqueue(pt);  
  9.     struct eppoll_entry *pwq;  
  10.   
  11.     if (epi->nwait >= 0 && (pwq = kmem_cache_alloc(pwq_cache, GFP_KERNEL))) {  
  12.         init_waitqueue_func_entry(&pwq->wait, ep_poll_callback);  
  13.         pwq->whead = whead;  
  14.         pwq->base = epi;  
  15.         add_wait_queue(whead, &pwq->wait);  
  16.         list_add_tail(&pwq->llink, &epi->pwqlist);  
  17.         epi->nwait++;  
  18.     } else {  
  19.         /* We have to signal that an error occurred */  
  20.         epi->nwait = -1;  
  21.     }  
  22. }  

其中init_waitqueue_func_entry的实现如下:

  1. static inline void init_waitqueue_func_entry(wait_queue_t *q,  
  2.                     wait_queue_func_t func)  
  3. {  
  4.     q->flags = 0;  
  5.     q->private = NULL;  
  6.     q->func = func;  
  7. }  
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