❖ epoll方式 (从HTTP Server角度看)

epoll是Linux内核采用的处理多任务高并发的一种方式。不同于多线程、多进程、协程、非阻塞等方式,epoll只通过单进程、单线程即可完成多任务同时处理。

selectpoll是Unix的内核处理多任务方式,而epoll是在前两者基础上衍生出来的Linux多任务处理方式。

理解epoll

但是epoll和其它那些有本质上的区别:多进程、多线程、协程无论怎么运用,都逃不出Application的内存空间,之后还是要一个一个的复制到Kernel内核中去运行,而且还不是一口气,需要和其它application应用程序互相穿插着、排队去kernel运行。
但是由于我们要处理的是高并发socket问题,那就必然遇到某一些socket等待对方传数据的过程,这就造成了对kernel的极大浪费。

epoll的作用就是,让我们“跳出”Application的盒子,达到Kernel内核级的运算。

现今所有流行的HTTP Servers都是采用的epoll方式来加速处理多任务,包括Apache、Nginx等。包括协程的Python库gevent也是采用epoll底层处理。所有这些多进程、多线程、协程、非堵塞的方式,在和epoll高效率比起来,都是一个天上一个地下。这也就是为什么epoll这么流行的原因。

epoll两大特点:

  • @ 1: 采用mmap内存映射技术,使用单独的epoll内存空间:
    • 首先要理解,操作系统的内存分配中,Kernel必须独占空间不能被App应用程序使用(否则相当于被黑客随便使用),App程序的内存空间也是互相隔离开的。
    • 但是每次app都把数据copy到kernel内核中,就导致高并发时效率低下的问题。
    • 于是产生了epoll方式:即在内存中创建一片独立的空间,让Kernle和App共用。这样一来二者互不干扰,还能互相协作。
  • @ 2: 采用事件通知方式,而不使用轮询:
    • 先要知道,TCP建立一个连接后立马就建立了一个socket文本文件,但是这时候不一定socket中有数据,还要等Client传输。这就是典型的IO堵塞。
    • 当高并发的数万个socket建立时,不一定每个都会及时收到数据,显然采用轮询去看谁有数据是不理智的。
    • 干脆不采用轮询,而是像食堂吃饭一样,谁饿了谁喊出来,厨师才去给他做饭。
    • 也就是,只有数据真正传到socket里面来时,才发出事件通知,让Application去处理这个socket。

Socket Reminder:
回想HTTP Server的服务,其中TCP三次握手,每次握手、每次挥手、每次上传、每次下载,都是一次向对方电脑的一个socket文本文件写入的过程。
但是从socket文件建立,到写入数据,到完成写入,是有不确定的时间间隔的。
只有当这个socket写入完成时,作为应用程序的HTTP Server才会去处理。

epoll要消除的,就是socket建立 -> socket写入完成这之间的堵塞时间。

实现epoll

epoll的实现是需要用C语言等最底层的语言去与Linux Kernel沟通才能实现。一般来讲没有kernel级别的编程能力,就只要理解实现原理就够了。

IO多路复用
就是select, poll, epoll,即Event driven I/O的IO方式。

基本工作方式:
采用select -> poll -> epoll模型,不断循环,不断轮询所有socket,只有当某个socket的数据变化了(接收到数据了),才通知用户进程来处理。

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