了解epoll模型的作用原理

目录

一、事件就绪前的准备工作

1、创建epoll模型

2、添加文件描述符及监听事件

(1) 向红黑树中添加结点

(2) 为该结点建立对应的回调策略

二、事件就绪后的处理工作

1、外设拷贝数据到内核

2、内核拷贝数据到缓冲区

3、OS轮询查看是否有事件就绪

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参考链接：select、poll、epoll详解

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在实际编写代码的时候，分成了三步走，第一步，创建epoll模型；第二步，向epoll模型中添加文件描述符以及监听事件；第三步，内核通知用户事件就绪。下面就通过这三步来了解epoll模型的作用原理。

一、事件就绪前的准备工作

1、创建epoll模型

创建epoll模型，其实就是打开一个文件，epoll_create返回一个文件描述符。此时会创建一棵红黑树和就绪队列。

• 红黑树：每一个节点都会存放一个需要关注的文件描述符以及对应的监听事件
• 就绪队列：当监听的文件描述符有对应事件就绪时，内核会创建一个结点(这个结点包含文件描述符fd和对应的就绪事件events)，并放入就绪队列。

一开始这个模型因为没有要关注的文件描述符，也就不需要处理事件就绪，此时会被放入CPU的等待队列。

2、添加文件描述符及监听事件

(1) 向红黑树中添加结点

假设这个时候添加了文件描述符，那么就会创建一个结点并加入到红黑树中，这个结点包含了文件描述符fd、需要监听的事件events 以及二叉树的其他必要内容。

(2) 为该结点建立对应的回调策略

如果不告诉OS，即便有数据拷贝到缓冲区，OS也不会主动通知我们哪个文件描述符的哪个事件就绪。因此我们在创建结点以后，要建立回调策略，其实就是在告诉OS，“有数据来临的时候，多帮我做一件事，新创建一个结构体，结构体包含文件描述符fd以及就绪事件revents，并加入到就绪队列中”。

有数据就绪事件要处理以后，我们就可以唤醒epoll模型了（因为一开始没有要处理的就绪事件，所以被放入了CPU等待队列）。

二、事件就绪后的处理工作

假设现在收到了来自网络的数据，即网卡收到了其他主机发来的数据。

1、外设拷贝数据到内核

CPU和网卡的针脚在硬件层面是通过桥接的方式来相互关联，网卡收到数据以后，通过中断的方式给CPU发送特定的中断号，CPU收到之后会查询中断向量表，通过中断号找对应的中断方法，此时就可以把外设的数据拷贝到内核。

2、内核拷贝数据到缓冲区

将网卡里的数据拷贝到内核只是第一步，但并不意味着数据准备就绪，上层是从缓冲区拿数据的，而不是直接跟内核要数据。因此下一步就是要将数据拷贝到每个fd对应的缓冲区里。

3、OS轮询查看是否有事件就绪

现在OS知道有数据拷贝到缓冲区，但是并不知道哪些文件描述符已经就绪，因此OS需要以轮询的方式去遍历每一个文件描述符对应的缓冲区，将对应的位图清空或者置1。

除此之外，OS还需要再做一件事，每当某个文件描述符上的监听事件发生时，需要执行准备工作中 fd对应的回调策略，生成一个新的结构体结点放入就绪队列，因为此时已经有事件就绪了，此时就要唤醒epoll模型对应的进程（在epoll_create中说明了休眠的原因）

 以上便是我对epoll模型的作用过程的理解，如有误解，还请指正。