日期:2014-05-16  浏览次数:20679 次

在Linux上开发网络服务器的一些相关细节:poll与epoll(转)

随着2.6内核对epoll的完全支持,网络上很多的文章和示例代码都提供了这样一个信息:使用epoll代替传统的poll能给网络服务应用带来性能上 的提升。但大多文章里关于性能提升的原因解释的较少,这里我将试分析一下内核(2.6.21.1)代码中poll与epoll的工作原理,然后再通过一些 测试数据来对比具体效果。

?? POLL:

?? 先说poll,poll或select为大部分Unix/Linux程序员所熟悉,这俩个东西原理类似,性能上也不存在明显差异,但select对所监控 的文件描述符数量有限制,所以这里选用poll做说明。

?? poll是一个系统调用,其内核入口函数为sys_poll,sys_poll几乎不做任何处理直接调用do_sys_poll,do_sys_poll 的执行过程可以分为三个部分:

?? 1,将用户传入的pollfd数组拷贝到内核空间,因为拷贝操作和数组长度相关,时间上这是一个O(n)操作,这一步的代码在do_sys_poll中包 括从函数开始到调用do_poll前的部分。

?? 2,查询每个文件描述符对应设备的状态,如果该设备尚未就绪,则在该设备的等待队列中加入一项并继续查询下一设备的状态。查询完所有设备后如果没有一个设 备就绪,这时则需要挂起当前进程等待,直到设备就绪或者超时,挂起操作是通过调用schedule_timeout执行的。设备就绪后进程被通知继续运 行,这时再次遍历所有设备,以查找就绪设备。这一步因为两次遍历所有设备,时间复杂度也是O(n),这里面不包括等待时间。相关代码在do_poll函数 中。

?? 3,将获得的数据传送到用户空间并执行释放内存和剥离等待队列等善后工作,向用户空间拷贝数据与剥离等待队列等操作的的时间复杂度同样是O(n),具体代 码包括do_sys_poll函数中调用do_poll后到结束的部分。

?? EPOLL:

?? 接下来分析epoll,与poll/select不同,epoll不再是一个单独的系统调用,而是由epoll_create/epoll_ctl /epoll_wait三个系统调用组成,后面将会看到这样做的好处。

?? 先来看sys_epoll_create(epoll_create对应的内核函数),这个函数主要是做一些准备工作,比如创建数据结构,初始化数据并最 终返回一个文件描述符(表示新创建的虚拟epoll文件),这个操作可以认为是一个固定时间的操作。

?? ??? epoll是做为一个虚拟文件系统来实现的,这样做至少有以下两个好处:

?? ??? 1,可以在内核里维护一些信息,这些信息在多次epoll_wait间是保持的,比如所有受监控的文件描述符。

?? ??? 2, epoll本身也可以被poll/epoll;

?? 具体epoll的虚拟文件系统的实现和性能分析无关,不再赘述。

?? 在sys_epoll_create中还能看到一个细节,就是epoll_create的参数size在现阶段是没有意义的,只要大于零就行。

?? 接着是sys_epoll_ctl(epoll_ctl对应的内核函数),需要明确的是每次调用sys_epoll_ctl只处理一个文件描述符,这里