IO复用模型epoll

一、简介

epoll是Linux多路复用IO接口select/poll的加强版，e对应的英文单词就是enhancement【增强】

定义：epoll是一种当文件描述符的内核缓冲区非空的时候，发出可读信号进行通知，当写缓冲区不满的时候，发出可写信号通知的机制

二、方法

• epoll_create ：创建epoll实例，会创建所需要的红黑树，以及就绪链表，以及代表epoll实例的文件句柄

• epoll_ctl：添加，修改，或者删除 注册到epoll实例中的文件描述符上的监控事件

• epoll_wait：等待epoll实例中注册的事件触发

三、流程

1、进程调用epoll_create方法时，Linux内核会创建一个eventpoll结构体。

struct eventpoll{
    ....
    /*红黑树的根节点【红黑树数据结构，操作时间复杂度lgn】，这颗树中存储着所有添加到epoll中的需要监控的事件*/
    struct rb_root  rbr;
    /*双链表中则存放着将要通过epoll_wait返回给用户的满足条件的事件*/
    struct list_head rdlist;
    ....
};

2、进程调用epoll_ctl方法，向epoll对象中添加事件对象，这些事件对象会存储在rbr红黑树上，所有添加到epoll中的事件都会与设备(网卡)驱动程序建立回调关系，也就是说，当相应的事件发生时会调用这个回调方法。这个回调方法在内核中叫ep_poll_callback,它会将发生的事件添加到rdlist双链表中。

事件对象—epitem结构体

struct epitem{
    struct rb_node  rbn;//红黑树节点
    struct list_head    rdllink;//双向链表节点
    struct epoll_filefd  ffd;  //事件句柄信息
    struct eventpoll *ep;    //指向其所属的eventpoll对象
    struct epoll_event event; //期待发生的事件类型
}

3、调用epoll_wait检查是否有事件发生时，只需要检查eventpoll对象中的rdlist双链表中是否有epitem元素即可。如果rdlist不为空，则把发生的事件复制到用户态，同时将事件数量返回给用户。

三部曲：

第一步：epoll_create()系统调用。此调用返回一个句柄，之后所有的使用都依靠这个句柄来标识。

第二步：epoll_ctl()系统调用。通过此调用向epoll对象中添加、删除、修改感兴趣的事件，返回0标识成功，返回-1表示失败。

第三部：epoll_wait()系统调用。通过此调用收集收集在epoll监控中已经发生的事件。

四、工作模式

水平触发(level-trggered) ：
只要文件描述符关联的读内核缓冲区非空，有数据可以读取，就一直发出可读信号进行通知，
当文件描述符关联的内核写缓冲区不满，有空间可以写入，就一直发出可写信号进行通知

边缘触发(edge-triggered) ：
当文件描述符关联的读内核缓冲区由空转化为非空的时候，则发出可读信号进行通知，
当文件描述符关联的内核写缓冲区由满转化为不满的时候，则发出可写信号进行通