epoll_create函数实现源码分析 http://blog.youkuaiyun.com/lmh12506/article/details/7556188

http://blog.youkuaiyun.com/lmh12506/article/details/7556188

2012-05-11 10:03  2370人阅读  评论(0)  收藏  举报

file descriptor structure struct semaphore list

昨晚分析了poll，通过代码的阅读可以发现，poll操作有很多可以优化的地方。epoll是eventpoll的简称，他的效率是非常高的，我们今天来看看他的实现。他的实现在FS/Eventpoll.c，代码有1500多行，呵呵，怕了吧。

大家都知道，epoll有三个系统调用，C库封装成以下三个：

1.  int epoll_create(int size);

2.  int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

3.  int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);

epoll的源码这么多，我们就干脆跟着他们三个走着瞧。今天先搞定第一个---epoll_create

第一个是

[cpp]  view plain copy print ?

1. /* 
2. * It opens an eventpoll file descriptor by suggesting a storage of "size" 
3. * file descriptors. The size parameter is just an hint about how to size 
4. * data structures. It won't prevent the user to store more than "size" 
5. * file descriptors inside the epoll interface. It is the kernel part of 
6. * the userspace epoll_create(2). 
7. */  
8. asmlinkage long sys_epoll_create(int size)  
9. {  
10. int error, fd;  
11. struct inode *inode;  
12. struct file *file;  
13.   
14. DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_create(%d)\n",  
15. current, size));  
16.   
17. /* Sanity check on the size parameter */  
18. error = -EINVAL;  
19. if (size <= 0)  
20. goto eexit_1;  
21.   
22. /* 
23. * Creates all the items needed to setup an eventpoll file. That is, 
24. * a file structure, and inode and a free file descriptor. 
25. */  
26. error = ep_getfd(&fd, &inode, &file); //(1)  
27. if (error)  
28. goto eexit_1;  
29.   
30. /* Setup the file internal data structure ( "struct eventpoll" ) */  
31. error = ep_file_init(file); //(2)  
32. if (error)  
33. goto eexit_2;  
34.   
35.   
36. DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_create(%d) = %d\n",  
37. current, size, fd));  
38.   
39. return fd;  
40.   
41. eexit_2:  
42. sys_close(fd);  
43. eexit_1:  
44. DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: sys_epoll_create(%d) = %d\n",  
45. current, size, error));  
46. return error;  
47. }  

(1)这里用到了一个ep_getfd函数，从注释我们知道，这个函数建立eventpoll相关的file，当然，一个file要包括文件描述符、inode、还有文件对象，这也是我们传的三个参数。废话不说，看源码：

[cpp]  view plain copy print ?

1. /* 
2. * Creates the file descriptor to be used by the epoll interface. 
3. */  
4. static int ep_getfd(int *efd, struct inode **einode, struct file **efile)  
5. {  
6. struct qstr this;  
7. char name[32];  
8. struct dentry *dentry;  
9. struct inode *inode;  
10. struct file *file;  
11. int error, fd;  
12.   
13. /* Get an ready to use file */  
14. error = -ENFILE;  
15. file = get_empty_filp();  
16. if (!file)  
17. goto eexit_1;  
18.   
19. /* Allocates an inode from the eventpoll file system */  
20. inode = ep_eventpoll_inode();  
21. error = PTR_ERR(inode);  
22. if (IS_ERR(inode))  
23. goto eexit_2;  
24.   
25. /* Allocates a free descriptor to plug the file onto */  
26. error = get_unused_fd();  
27. if (error < 0)  
28. goto eexit_3;  
29. fd = error;  
30.   
31. /* 
32. * Link the inode to a directory entry by creating a unique name 
33. * using the inode number. 
34. */  
35. error = -ENOMEM;  
36. sprintf(name, "[%lu]", inode->i_ino);  
37. this.name = name;  
38. this.len = strlen(name);  
39. this.hash = inode->i_ino;  
40. dentry = d_alloc(eventpoll_mnt->mnt_sb->s_root, &this);  
41. if (!dentry)  
42. goto eexit_4;  
43. dentry->d_op = &eventpollfs_dentry_operations;  
44. d_add(dentry, inode);  
45. file->f_vfsmnt = mntget(eventpoll_mnt);  
46. file->f_dentry = dentry;  
47. file->f_mapping = inode->i_mapping;  
48.   
49. file->f_pos = 0;  
50. file->f_flags = O_RDONLY;  
51. file->f_op = &eventpoll_fops;  
52. file->f_mode = FMODE_READ;  
53. file->f_version = 0;  
54. file->private_data = NULL;  
55.   
56. /* Install the new setup file into the allocated fd. */  
57. fd_install(fd, file);  
58.   
59. *efd = fd;  
60. *einode = inode;  
61. *efile = file;  
62. return 0;  
63.   
64. eexit_4:  
65. put_unused_fd(fd);  
66. eexit_3:  
67. iput(inode);  
68. eexit_2:  
69. put_filp(file);  
70. eexit_1:  
71. return error;  
72. }  

这个函数的注释都比较全，这里简单提一下，况且因为涉及到的函数太多，要深究起来涉及的知识太多，也不可能逐一去列代码。不过这个函数个人觉得比较经典，这函数就是创建一个文件的流程。

首先，我们得拿到一个file结构体，通过内核分配给我们；然后我们要拿到inode，调用这个ep_eventpoll_inode()就可以了；接着是get_unused_fd()拿到文件描述符；接着d_alloc()函数为我们拿到一个dentry；d_add(dentry, inode)函数把dentry建立hash里面并且绑定inode；后面是继续填充文件对象file；fd_install(fd, file)向进程注册文件，并通过这样的方式把文件描述符和文件对象关联起来。

(2)在跟踪ep_file_init函数之前，我们先来看一下eventpoll结构体：

[cpp]  view plain copy print ?

1. /* 
2. * This structure is stored inside the "private_data" member of the file 
3. * structure and rapresent the main data sructure for the eventpoll 
4. * interface. 
5. */  
6. struct eventpoll {  
7. /* Protect the this structure access */  
8. rwlock_t lock;  
9.   
10. /* 
11. * This semaphore is used to ensure that files are not removed 
12. * while epoll is using them. This is read-held during the event 
13. * collection loop and it is write-held during the file cleanup 
14. * path, the epoll file exit code and the ctl operations. 
15. */  
16. struct rw_semaphore sem;  
17.   
18. /* Wait queue used by sys_epoll_wait() */  
19. wait_queue_head_t wq;  
20.   
21. /* Wait queue used by file->poll() */  
22. wait_queue_head_t poll_wait;  
23.   
24. /* List of ready file descriptors */  
25. struct list_head rdllist;  
26.   
27. /* RB-Tree root used to store monitored fd structs */  
28. struct rb_root rbr;  
29. };  

注释也是相当清楚。这个eventpoll可以看得出来，是epoll的核心，它将会存储你想要监听的文件描述符，这也是为什么epoll高效之所在。

好，我们回到sys_epoll_create函数，开始跟踪ep_file_init函数：

[cpp]  view plain copy print ?

1. static int ep_file_init(struct file *file)  
2. {  
3. struct eventpoll *ep;  
4.   
5. if (!(ep = kmalloc(sizeof(struct eventpoll), GFP_KERNEL)))  
6. return -ENOMEM;  
7.   
8. memset(ep, 0, sizeof(*ep));  
9. rwlock_init(&ep->lock);  
10. init_rwsem(&ep->sem);  
11. init_waitqueue_head(&ep->wq);  
12. init_waitqueue_head(&ep->poll_wait);  
13. INIT_LIST_HEAD(&ep->rdllist);  
14. ep->rbr = RB_ROOT;  
15.   
16. file->private_data = ep;  
17.   
18. DNPRINTK(3, (KERN_INFO "[%p] eventpoll: ep_file_init() ep=%p\n",  
19. current, ep));  
20. return 0;  
21. }  

其实也就是eventpoll结构体的初始化。

sys_epoll_create函数大概就这样了，明天接着看sys_epoll_ctl。