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Epoll是Linux內核為處理大批量句柄而作了改進的poll。要使用epoll只需要這三個系統調用:epoll_create(2), epoll_ctl(2), epoll_wait(2)。它是在2.5.44內核中被引進的(epoll(4) is a new API introduced in Linux kernel 2.5.44),在2.6內核中得到廣泛應用,例如LightHttpd。

epollResults for dphttpd SMP

Epoll是Linux內核為處理大批量句柄而作了改進的poll。要使用epoll只需要這三個系統調用:epoll_create(2), epoll_ctl(2), epoll_wait(2)。它是在2.5.44內核中被引進的(epoll(4) is a new API introduced in Linux kernel 2.5.44),在2.6內核中得到廣泛應用,例如LightHttpd。

1 epoll -epoll的優點

  • 支持一個進程打開大數目的socket描述符(FD)

select 最不能忍受的是一個進程所打開的FD是有一定限制的,由FD_SETSIZE設置,默認值是2048。對於那些需要支持的上萬連接數目的IM伺服器來說顯然太少了。這時候你一是可以選擇修改這個宏然後重新編譯內核,不過資料也同時指出這樣會帶來網路效率的下降,二是可以選擇多進程的解決方案(傳統的Apache方案),不過雖然linux上面創建進程的代價比較小,但仍舊是不可忽視的,加上進程間數據同步遠比不上線程間同步的高效,所以也不是一種完美的方案。不過 epoll則沒有這個限制,它所支持的FD上限是最大可以打開文件的數目,這個數字一般遠大於2048,舉個例子,在1GB內存的機器上大約是10萬左右,具體數目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般來說這個數目和系統內存關係很大。

  • IO效率不隨FD數目增加而線性下降

傳統的select/poll另一個致命弱點就是當你擁有一個很大的socket集合,不過由於網路延時,任一時間只有部分的socket是"活躍"的,但是select/poll每次調用都會線性掃描全部的集合,導致效率呈現線性下降。但是epoll不存在這個問題,它只會對"活躍"的socket進行操作---這是因為在內核實現中epoll是根據每個fd上面的CALLBACK函數實現的。那麼,只有"活躍"的socket才會主動的去調用 callback函數,其他idle狀態socket則不會,在這點上,epoll實現了一個"偽"AIO,因為這時候推動力在os內核。在一些 benchmark中,如果所有的socket基本上都是活躍的---比如一個高速LAN環境,epoll並不比select/poll有什麼效率,相反,如果過多使用epoll_ctl,效率相比還有稍微的下降。但是一旦使用idle connections模擬WAN環境,epoll的效率就遠在select/poll之上了。

  • 使用mmap加速內核與用戶空間的消息傳遞。

這點實際上涉及到epoll的具體實現了。無論是select,poll還是epoll都需要內核把FD消息通知給用戶空間,如何避免不必要的內存拷貝就很重要,在這點上,epoll是通過內核於用戶空間mmap同一塊內存實現的。而如果你想我一樣從2.5內核就關注epoll的話,一定不會忘記手工 mmap這一步的。

  • 內核微調

這一點其實不算epoll的優點了,而是整個linux平台的優點。也許你可以懷疑linux平台,但是你無法迴避linux平台賦予你微調內核的能力。比如,內核TCP/IP協議棧使用內存池管理sk_buff結構,那麼可以在運行時期動態調整這個內存pool(skb_head_pool)的大小--- 通過echo XXXX>/proc/sys/net/core/hot_list_length完成。再比如listen函數的第2個參數(TCP完成3次握手的數據包隊列長度),也可以根據你平台內存大小動態調整。更甚至在一個數據包面數目巨大但同時每個數據包本身大小卻很小的特殊系統上嘗試最新的NAPI網卡驅動架構。

 

2 epoll -epoll的使用

令人高興的是,2.6內核的epoll比其2.5開發版本的/dev/epoll簡潔了許多,所以,大部分情況下,強大的東西往往是簡單的。唯一有點麻煩是epoll有2種工作方式:LT和ET。

LT(level triggered)是預設的工作方式,並且同時支持block和no-block socket.在這種做法中,內核告訴你一個文件描述符是否就緒了,然後你可以對這個就緒的fd進行IO操作。如果你不作任何操作,內核還是會繼續通知你的,所以,這種模式編程出錯誤可能性要小一點。傳統的select/poll都是這種模型的代表.

ET (edge-triggered)是高速工作方式,只支持no-block socket。在這種模式下,當描述符從未就緒變為就緒時,內核通過epoll告訴你。然後它會假設你知道文件描述符已經就緒,並且不會再為那個文件描述符發送更多的就緒通知,直到你做了某些操作導致那個文件描述符不再為就緒狀態了(比如,你在發送,接收或者接收請求,或者發送接收的數據少於一定量時導致了一個EWOULDBLOCK 錯誤)。但是請注意,如果一直不對這個fd作IO操作(從而導致它再次變成未就緒),內核不會發送更多的通知(only once),不過在TCP協議中,ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark確認。

epoll只有epoll_create,epoll_ctl,epoll_wait 3個系統調用,
具體用法請參考http://www.xmailserver.org/linux-patches/nio-improve.html
在http://www.kegel.com/rn/有一個完整的例子。

3 epoll -參考資料


http://zhoulifa.bokee.com/5351040.html
http://lse.sourceforge.net/epoll/index.html

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