最近花些功夫在研究Java NIO的JDK源码，发现Selector的实现，除了在唤醒机制上做了手脚，主要依赖操作系统的实现，为了无负担的弄懂Selector，有必要研究一 下操作系统是如何实现选择的。本文主要参考linux-2.6.10内核epoll的实现（poll见上一篇 ）。

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本文可能会表现得很肤浅，高手们请直接略过，另外，本文所出现的“政府”字样，乃比喻性质的，或者就认为它是“清政府”好了，请相关人员不要曲解。

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上回冒充大侠poll府上走了一遭，感觉还不过瘾，于是计划再到它表哥epoll家去闯闯，可是man了一下之后，我有点退却了，丫的，还以为它表哥是一个人，原来是仨儿：

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#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
 
typedef union epoll_data {
    void        *ptr;
    int          fd;
    __uint32_t   u32;
    __uint64_t   u64;
} epoll_data_t;
 
struct epoll_event {
    __uint32_t   events;      /* Epoll events */
    epoll_data_t data;        /* User data variable */
};

首先看看epoll_event是啥玩意儿，应该和pollfd类似吧？
还记得pollfd的定义吗?

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struct pollfd {
    int   fd;         /* file descriptor */
    short events;     /* requested events */
    short revents;    /* returned events */
};

对比一下，发现区别不大，epoll_data_t是一个共用体，至少我们可以认为它可以是一个fd，所以较大的不同点就在于epoll_event没有 revents了，上次探索poll的时候不是发现，这是poll一个很关键的地方吗？最终事件是否发生就看它的值了。决心带着这个疑问去探一探。

这次，我不打算带大家一步一步的串门，因为要理解epoll，最关键的就是它的结构设计，所以这里先从epoll的结构出发，请看下面一副简化的结构及联系图：

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先介绍一下图中涉及到的各种结构体:

• 先说明一下epitem结构体是什么，顾名思义，即为epollitem，epoll的基本单元，下面分别介绍一下几个主要的变量的含义：

• struct list_head rdllink，或者取名为ready_list_link你会更容易理解，当epitem对应的fd的存在已经ready的I/O事件，则 ep_poll_callback回调函数会将该结点链接到eventpoll中的rdllist循环链表中去，这样就将ready的epitem都串连 起来了
• struct epoll_filefd ffd，ffd中只包含一个fd及fd对应的file的指针
• struct eventpoll *ep，eventpoll的指针，每个epitem都有这样一个指针，它指向对应的eventpoll变量，其实它的作用很简单，我们只要拿到了epitem，就可以根据它拿到eventpoll
• struct event_poll event，还记得epoll_ctl的参数类型吗？其中就有一个event_poll指针，而该event即用来存放总用户空间拷贝的event_poll

• 然后说明一下eventpoll结构体中主要的变量的含义：
  • struct list_head rdllist，ready_link_list，表示这是一个链表，事实上它就是一个循环链表，链表中的每个结点即为epitem中的rdllink，rdllist中链接的所有rdllink对应的epitem有事件ready
  • struct rb_root rbr，红黑树的根结点，其实每一个epitem中的第一个变量即为struct rb_node rbn;即表示红黑树的一个结点，所以rbr即是这样一颗红黑树，它的结点都为epitem变量，即相当于一个Set，将所有epitem管理起来，通过 它可以很方便的增删改查epitem
• 再看eppoll_entry结构体，它主要有这样几个变量：
  • void * base，base指向其对应的epitem
  • wait_queue_t wait，等待队列的项，wait中有一个唤醒回调函数指针，且该指针被初始化为ep_poll_callback，wait会被挂在到设备的等待队列 中，等待设备的唤醒，当设备因状态改变，唤醒wait时，会执行ep_poll_callback，而ep_poll_callback会做这样一件 事：list_add_tail(&epi->rdllink,&ep->rdllist)，其中epi即为epitem变 量，通过wait偏移拿到eppoll_entry，然后可以拿到base指针，即拿到了对应的epitem，而ep即为eventpoll变量，通过 epitem的ep指针即可拿到，list_add_tail将epi的rdllink链到ep的rdllist中

下面结合这幅图大致讲解一下epoll_create、epoll_ctl、epoll_wait都在做些什么：

• 首先，epoll_create会创建一个epoll的文件（epfd），同时创建并初始化一个struct eventpoll，其中file的private_data指针即指向了eventpoll变量，因此，知道epfd就可以拿到file，即拿到了 eventpoll变量,这就是epoll_create所做的工作
• epoll_ctl又做了什么事呢？首先大家看到了eventpoll中的rb_root红黑树吗？epoll_ctl其实就是在操作这颗红黑树，epoll_ctl有三种操作：

• EPOLL_CTL_ADD：往红黑树中创建并添加一个epitem，对应处理函数为ep_insert
  在添加epitem时，也就是在ep_insert过程中，会创建一个eppoll_entry，并将wait_queue挂载到设备的等待队列上，其中 该wait_queue的唤醒回调函数为ep_poll_callback，当设备有事件ready而唤醒wait_queue时，就会执行 ep_poll_callback将当前epitem链接到eventpoll中的rdllist中去，另外，如果在挂载wait_queue时就发现设 备有事件ready了，同样会将epitem链接到rdllist中去
• EPOLL_CTL_MOD：修改对应的epitem，对应处理函数为ep_modify
  在ep_modify过程中，处理会修改epitem对应的event值，同样会先查看一下对应设备的当前状态，如果有ready事件发生，则会将当前epitem链接到rdllist中去
• EPOLL_CTL_DEL：从红黑树中删除对应的epitem，对应处理函数为ep_remove
  释放钩子、链接、资源空间等，如epitem所占的空间
• 其实epoll_ctl已经将绝大部分事情都做了，epoll_wait有只需要收集结果就行了，它的目标也很单一，就看rdllist中是否有 元素即可，当然，它还需要控制timeout，及结果转移，因为对于rdllist链接的epitem，只能说明其对应的fd有事件ready，但是哪些 事件是不知道的，因此epoll_ctl再收集结果时，会亲自查看一下对应file的ready状态，来写回events