poll和epoll的内核实现

poll & epoll的内核实现

1 poll

poll的使用这里不多说。需要注意的是，调用poll时需要传递一个数组，每个fd对应一个struct pollfd，然后在poll返回后需要重新遍历数组以确定哪些fd可读或可写，效率比较低下。试想，在高并发的网络环境下，遍历一遍几十万规模的数组太耗功夫了。

但是，研究poll的内核实现，可以为我们提供一些背景知识。

1.1 驱动的poll与等待队列

每一个打开的文件均对应一个驱动程序，例如普通文件基于磁盘文件系统驱动，socket则对应网络协议栈，设备文件则基于对应的设备驱动。驱动程序最核心的就是通过read/write等操作为用户提供操作该设备的接口。

读写操作并不总是能够立即返回的，因此一般地，驱动程序会为读和写分别维护一个等待队列。当进程执行阻塞型read/write并且不能立即返回时，就会被加入到等待队列(wait_queue)，并且自己陷入睡眠(wait_event_interruptable)。当条件满足时，驱动程序就会唤醒等待队列里的所有进程（wake_up_interruptable）。

因此，使用poll代替read/write的目的就是避免阻塞操作。能够对某个fd使用poll的条件是对应的驱动程序必须实现文件操作中的poll函数，具体可以参考struct file_operations。

首先它会调用poll_wait，执行（通过形参传递过来的）的回调函数；接着，它需要检查当前是否可读/可写，并返回一个mask值。有了驱动的poll支持，sys_poll就可以实现自己功能了。

例如，socket的poll（sock_poll）的实现如下：

static unsigned int sock_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
    struct socket *sock;

    sock = file->private_data;
    return sock->ops->poll(file, sock, wait);
}

static unsigned int poll(struct file *file, struct socket *sock, poll_table *wait)
{
    struct sock *sk = sock->sk;
    u32 mask;

    poll_wait(file, sk->sk_sleep, wait);

    if (!skb_queue_empty(&sk->sk_receive_queue) ||
        (sock->state == S