Майкл Джонсон - Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

В определенной системе при не очень высоком значении HIGH_FD, равном 2, программа показала, что ядро за секунду может обрабатывать в четыре раза больше вызовов poll(), чем вызовов select(). При увеличении HIGH_FDдо 1000 эффективность poll()становится в 40 раз выше, чем у select().

В версии 2.6 ядра Linux был предложен третий метод для мультиплексированного ввода-вывода по имени epoll. Будучи более сложным, чем poll()или select(), epollликвидирует узкие места, связанные с производительностью, которые характерны для обоих методов.

Оба системных вызова poll()и select()передают на проверку полный список файловых дескрипторов при каждом вызове. Каждый из этих дескрипторов должен быть обработан системным вызовом, даже если только один из них готов к чтению или записи. Когда проверяются десятки, сотни или тысячи файловых дескрипторов, эти системные вызовы превращаются в узкие места; ядро тратит много времени на выяснение того, какие именно файловые дескрипторы приложению необходимо проверить.

При использовании epollприложения обеспечивают ядро списком файловых дескрипторов для проверки с помощью одного системного вызова, а затем для проверки этих дескрипторов с помощью другого системного вызова. После создания списка ядро постоянно проверяет эти дескрипторы для событий, интересующих приложение [79] Фактически ядро устанавливает обратный вызов для каждого файла, а затем, когда происходит событие, активизирует обратный вызов. Этот механизм устраняет проблемы масштабируемости при очень большом количестве файловых дескрипторов, поскольку опрос не используется в каждой точке. , а затем сообщает о событии. Как только приложение запрашивает у ядра файловые дескрипторы, готовые для дальнейшей обработки, ядро предоставляет список без необходимости проверки каждого файлового дескриптора.

Преимущества в плане производительности epollтребуют более сложного, чем у poll()или select(), интерфейса системных вызовов. В то время как poll()использует массив struct pollfdдля предоставления набора файловых дескрипторов, a select()с той же целью — три разных структуры fd_set, epollперемещает эти наборы файловых дескрипторов в ядро, а не хранит их в адресном пространстве программы. На каждый из этих наборов ссылаются с помощью дескриптора epoll, являющегося файловым дескриптором, который можно применять только для системных вызовов epoll. Новые дескрипторы epoll распределяются системным вызовом epoll_create().

#include

int epoll_create (int numDescriptors);

Единственный параметр numDescriptors— это наилучшее предположение программы о том, на какое количество файловых дескрипторов будет ссылаться заново созданный дескриптор epoll. Это не жесткий предел, это просто подсказка ядру для более точной инициализации его внутренних структур. epoll_create()возвращает дескриптор epoll, а когда программа заканчивает работу с дескриптором, его следует передать close(), чтобы позволить ядру освободить память, используемую этим дескриптором.

Хотя дескриптор epollявляется файловым дескриптором, его следует применять только с двумя системными вызовами.

#include

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);

Большинство этих параметров используют структуру struct epoll_event, которая определяется, как показано ниже.

#include

struct epoll_event {

int events;

union {

void * ptr;

int fd;

unsigned int u32;

unsigned long long u64;

} data;

};

Эта структура обслуживает три цели: определяет, какие типы событий следует проверять, определяет типы произошедших событий и ассоциирует отдельный элемент данных с файловым дескриптором. Поле eventsпредназначено для первых двух функций и является одной или несколькими перечисленными далее значениями, объединенными с помощью логического "ИЛИ" [80] EPOLLET — это еще одно значение, которое может иметь events , переключающее epoll с запуска уровнем на запуск фронтом сигнала. Эта тема выходит за рамки настоящей книги, и epoll , запускаемую фронтом, следует применять только в особых случаях. .

Второй элемент struct epoll_event, data, представляет собой объединение, содержащее целое число (для хранения файлового дескриптора), указатель, а также 32- и 64-битные целые числа [81] Структура, показанная в тексте, предоставляет правильные размеры элементов на большинстве платформ, но они неправильны для машин, в которых int имеет 64 бита. . Этот элемент данных хранится в epollи возвращается в программу всякий раз, когда происходит событие подходящего типа. Элемент data— это единственный способ, с помощью которого программе нужно выяснить, какой файловый дескриптор необходимо обслужить; интерфейс epollне передает файловый дескриптор программе, в отличие от poll()и select()(если dataне содержит файловый дескриптор). Этот метод обеспечивает дополнительную гибкость приложениям, которые отслеживают файлы как нечто, более сложное, чем простые файловые дескрипторы.

Системный вызов epoll_ctl()добавляет файловые дескрипторы к набору, на который ссылается дескриптор epfdepoll, и удаляет их из него.

Второй параметр, op, описывает, каким образом следует модифицировать набор файловых дескрипторов, и является одним из перечисленных ниже.

Последним системным вызовом epollявляется epoll_wait(), который блокирует до тех пор, пока один или несколько контролируемых файловых дескрипторов не будут иметь данные для чтения или же не будут готовы к записи. Первым аргументом является дескриптор epoll, а последний — тайм-аутом в секундах. Если файловые дескрипторы не готовы к обработке до истечения тайм-аута, epoll_wait()возвращает 0.