linux2.6.9epoll系统调用源码分析参考.pdf

在Linux内核中，`epoll`是一种高效且可扩展的I/O事件通知机制，尤其适合多路复用I/O模型。在Linux 2.6.9版本中，`epoll`通过系统调用来实现，提供了对文件描述符事件监控的能力。本文将深入解析`epoll`的相关数据结构和原理。 `struct eventpoll`是`epoll`的核心数据结构，它维护了`epoll`实例的状态。其中： 1. `rwlock_t lock`：这是一个读写锁，用于保护对`eventpoll`结构的访问，确保在并发操作时的安全。 2. `struct rw_semaphore sem`：读写信号量，用于在`sys_epoll_wait()`收集事件时保持读取状态，在文件清理、`epoll`文件退出代码以及控制操作时保持写入状态，确保在关键操作期间文件不会被意外删除。 3. `wait_queue_head_t wq`：等待队列头，供`sys_epoll_wait()`使用，当没有就绪事件时，进程会被添加到这个等待队列并挂起。 4. `wait_queue_head_t poll_wait`：用于`file->poll()`的等待队列，当文件描述符有I/O事件发生时，会唤醒在此等待的进程。 5. `struct list_head rdllist`：已完成的操作时间队列，保存了已准备就绪的文件描述符。 6. `struct rb_root rbr`：红黑树的根，用于存储被监视的文件描述符结构`struct epitem`，提供快速查找和插入操作。 接着，`struct ep_pqueue`是一个包装结构，用于与`poll`队列交互。它包含一个`poll_table`结构，这是`select/poll`中用于处理文件描述符事件的机制。`epitem`则进一步扩展了这一概念，包含了更多的信息： 1. `struct epitem`中，`struct rb_node rbn`是红黑树节点，用于将结构体插入到`eventpoll`的红黑树中。 2. `struct list_head rdllink`将`epitem`连接到`rdllist`，形成已完成队列。 3. `struct epoll_filefd ffd`存储了指向被监视文件描述符的信息。 4. `int nwait`记录了附加到`poll`操作的活动等待队列数量。 5. `struct list_head pwqlist`是一个链表，存储了与`poll`操作相关的等待队列。 6. `struct eventpoll *ep`指向包含此`epitem`的`eventpoll`结构体。 `struct epoll_event`定义了用户空间传递给内核的事件类型和关联的数据。`events`字段表示感兴趣的事件类型，如`EPOLLIN`、`EPOLLOUT`等，`data`字段则可以用于用户自定义的数据关联。 在`epoll`的工作流程中，用户通过`epoll_ctl`添加、修改或删除要监控的文件描述符，并设置感兴趣的事件类型。然后，通过`epoll_wait`阻塞等待，当有事件发生时，内核会将这些事件放入`rdllist`，然后返回给用户空间。`epoll`利用红黑树的高效特性，实现了对大量文件描述符的高效管理和事件通知，是现代Linux服务器编程中常用的一种I/O模型。