【Linux | IO多路复用】epoll的底层原理详解

epoll 是一种高效的 I/O 多路复用机制，广泛用于 Linux 系统中，用于处理大量并发的文件描述符。它比传统的 select 和 poll 方法具有更好的性能，特别是在处理大量并发连接时。

1.epoll的设计思路

epoll是在select 出现 N 多年后才被发明的，是select 和 poll（poll 和 select 基本一样，有少量改进）的增强版本。epoll通过以下一些措施来改进效率：

1. 措施一：功能分离

2. select 低效的原因之一是将“维护等待队列”和“阻塞进程”两个步骤合二为一。

        如上图所示，每次调用select都需要这两步操作，然而大多数应用场景中，需要监视的socket相对固定，并不需要每次都修改。

        epoll将这两个操作分开，先用epoll_ctl 维护等待队列，再调用epoll_wait 阻塞进程。显而易见，效率就能得到提升。

        为方便理解后续的内容，我们先了解一下epoll的用法。如下的代码中，先用epoll_create 创建一个epoll对象 epfd，再通过epoll_ctl 将需要监视的socket添加到 epfd 中，最后调用epoll_wait 等待数据：

int s =socket（AF_INET， SOCK_STREAM， 0）;    
bind（s， ...） 
listen（s， ...） 
 
int epfd =epoll_create（...）; 
epoll_ctl（epfd， ...）; //将所有需要监听的socket添加到epfd中 
 
while（1）{ 
    int n =epoll_wait（...） 
    for（接收到数据的socket）{ 
        //处理 
    } 
}

功能分离，使得epoll有了优化的可能。

措施二：就绪列表

        select低效的另一个原因在于程序不知道哪些socket收到数据，只能一个个遍历。如果内核维护一个“就绪列表”，引用收到数据的socket，就能避免遍历。

如上图所示，计算机共有三个socket，收到数据的sock2和sock3 被就绪列表rdlist 所引用。当进程被唤醒后，只要获取rdlist 的内容，就能够知道哪些socket收到数据。

2.