epoll源码剖析

爱被打了一巴掌 2022-06-11 07:52 210阅读 0赞

## asmlinkage long sys\_epoll\_create(int size)    ##

功能概要：

1、在执行sys\_epoll\_create之前会有个初始化工作，它挂在了一个文件系统“eventpollfs”,然后create就是在这个文件系统下分配一个fd给用户

该函数构造相应的数据结构，file，inode,以及分配fd

2、开辟一个eventpoll结构，并且将fd对应的file->private\_data指向它

eventpoll结构体定义：

struct eventpoll {
    	/* Protect the this structure access */
    	rwlock_t lock;
    
    	/*
    	 * This semaphore is used to ensure that files are not removed
    	 * while epoll is using them. This is read-held during the event
    	 * collection loop and it is write-held during the file cleanup
    	 * path, the epoll file exit code and the ctl operations.
    	 */
    	struct rw_semaphore sem;
    
    	/* Wait queue used by sys_epoll_wait() */
    	wait_queue_head_t wq;
    
    	/* Wait queue used by file->poll() */
    	wait_queue_head_t poll_wait;
    
    	/* List of ready file descriptors */
    	struct list_head rdllist;
    
    	/* RB-Tree root used to store monitored fd structs */
    	struct rb_root rbr;
    };

这个结构里面有就绪fd对应的epitem链表，这个结构的等待队列（所有调用epoll\_wait的进程的等待队列），用于所有fd对应的epitem对应的连接的红黑树的根

## asmlinkage long sys\_epoll\_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll\_event \_\_user \*event) ##

功能概要：

1、将根据epfd获取到创建时的eventpoll结构，然后在此结构中红黑树种查找这个fd对应的节点是否存在，存在又是插入操作就直接返回，否则根据op选择相应的函数，如果为ADD就调用ep\_insert()

2、当然还有将用户空间的传进来的事件拷贝进内核（第一次不可避免，以后就不需要重复传递）

### static int ep\_insert(struct eventpoll \*ep, struct epoll\_event \*event, struct file \*tfile, int fd) ###

功能概要：

1、申请一个epitem结构，根据fd,events组装一个epitem插入红黑树中

struct epitem {
    	/* RB-Tree node used to link this structure to the eventpoll rb-tree */
    	struct rb_node rbn;
    
    	/* List header used to link this structure to the eventpoll ready list */
    	struct list_head rdllink;
    
    	/* The file descriptor information this item refers to */
    	struct epoll_filefd ffd;
    
    	/* Number of active wait queue attached to poll operations */
    	int nwait;
    
    	/* List containing poll wait queues */
    	struct list_head pwqlist;
    
    	/* The "container" of this item */
    	struct eventpoll *ep;
    
    	/* The structure that describe the interested events and the source fd */
    	struct epoll_event event;
    
    	/*
    	 * Used to keep track of the usage count of the structure. This avoids
    	 * that the structure will desappear from underneath our processing.
    	 */
    	atomic_t usecnt;
    
    	/* List header used to link this item to the "struct file" items list */
    	struct list_head fllink;
    
    	/* List header used to link the item to the transfer list */
    	struct list_head txlink;
    
    	/*
    	 * This is used during the collection/transfer of events to userspace
    	 * to pin items empty events set.
    	 */
    	unsigned int revents;
    };

2、开辟一个ep\_pqueue这样一个队列节点，其中的函数指针指向ep\_ptable\_queue\_proc

struct ep_pqueue {
    	poll_table pt;
    	struct epitem *epi;
    };

3、调用该文件描述符的poll方法，这里第一次仅仅将该进程加入该文件描述符的等待队列中

## static void ep\_ptable\_queue\_proc(struct file \*file, wait\_queue\_head\_t \*whead,poll\_table \*pt) ##

功能概要：

申请一个ep\_pentry结构体：

struct eppoll_entry {
    	/* List header used to link this structure to the "struct epitem" */
    	struct list_head llink;
    
    	/* The "base" pointer is set to the container "struct epitem" */
    	void *base;
    
    	/*
    	 * Wait queue item that will be linked to the target file wait
    	 * queue head.
    	 */
    	wait_queue_t wait;
    
    	/* The wait queue head that linked the "wait" wait queue item */
    	wait_queue_head_t *whead;
    };

1、这里将base指向epitem,将wait中的的唤醒函数设置为ep\_poll\_callback，task设置为本进程的PCB，whead设置为该文件的等待队列的头，然后将wait把当前进程通过whead挂入该文件的等该队列，这里加入队列之后就不需要再次调用加入，以后就是通过epoll\_wait等待就对了

2、当哪个文件的有事件到达时就调用ep\_poll\_callback函数，此函数的功能就是将就绪的epitem加入eventpoll中的就绪队列中

## asmlinkage long sys\_epoll\_wait(int epfd, struct epoll\_event \_\_user \*events, int maxevents, int timeout) ##

功能概要：

1、扫描rdlist队列中是否为空，为空就睡眠，不为空就从相应的epitem中中file调用poll方法得到掩码复制给revents，并将revents拷贝到用户空间events中，events是一个epoll\_event结构体数组指针，将发生事件的所有的fd，相应事件都保存在其中。

2、将epitem从rdlist中通过txlink链接到一个txlist中（传输链表中），比对传输链接中的每一个epitem是否为EPOLLET模式，不是ET模式就将epitem放回rdlist中，否则就从链表中删除

## 优点： ##

1、没有最大文件描述符的限制

2、只有第一次才会从用户空间进行拷贝，后面调用不需要重复拷贝，返回结果也是只返回有事件发生的fd，其他不返回，提高了效率

3、只会把该进程往文件的等待队列中加一次