面试常见问题06 - 项目相关

一. epoll

1. epoll 实现原理

epoll_create：创建一个epoll对象，一般 epollfd = epoll_create()
epoll_ctl：epoll_add/epoll_del的合体，往epoll对象中增加/删除某一个流的某一个事件

   epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, socket, EPOLLIN);  // 注册缓冲区非空事件，即有
                                                        // 数据流入
   epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, socket, EPOLLOUT); // 注册缓冲区非满事件，即流
                                                        // 可以被写入

epoll_wait(epollfd,...)：等待直到注册的事件发生
实现原理
首先，需要调用epoll_create来创建一个epoll的文件描述符，内核会同时创建一个eventpoll的数据结构。这个数据结构里面会包含两个东西，一个是红黑树，专门用于存储epoll_ctl注册进来的fd文件描述符；另外一个是就绪链表，用来存储epoll_wait调用相关的已经就绪的fd文件描述符

eventpoll结构体：
struct eventpoll{
   struct rb_root rbr;      // 红黑树的根节点，存储所有添加到epoll中需要监控的事件
   struct list_head rdlist; // 双链表存放将要通过epoll_wait返回给用户的满足条件的事件
};

其次，执行epoll_ctl时，如果增加socket句柄，则检查在红黑树中是否存在，存在立即返回，不存在则添加到树干上，然后向内核注册回调函数，用于当中断事件来临时向准备就绪链表中插入数据，因为epoll中的所有事件，都与网卡驱动程序建立回调关系，当相应的事件发生的时候，会通过这个事件的回调函数，将发生的事件添加到就绪链表当中，在epoll中，对于每一个事件，都会建立一个epitem结构体，如下所示：

struct epitem{
    struct rb_node rbn;        //红黑树节点
    struct list_head rdllink;  //双向链表节点
    struct epoll_filefd ffd;   //事件句柄信息
    struct eventpoll* ep;      //指向其所属的eventpoll对象
    struct epoll_event event;  //期待发生的事件类型
}

最后，当调用epoll_wait检查是否有事件发生时，只需要检查eventpoll对象中的rdlist双链表中是否有需要处理的事件。如果rdlist不为空，则把发生的事件复制到用户态，同时将事件数量返回给用户

2. epoll 技术优势

支持一个进程打开大数目的socket描述符(FD)
IO效率不随FD数目增加而线性下降
使用mmap加速内核与用户空间的消息传递，通过内核与用户空间mmap同一块内存

3. epoll 的 select 与 poll 的区别

select 与 poll 使用轮询方式扫描文件描述符，单个进程监控的数量有限；epoll 通过调用文件描述符的回调函数，使得单个进程能够监控大量的事件
select 与 poll 返回的是整个数组的文件描述符，应用程序需要遍历整个数组才知道谁触发了事件；epoll 只返回触发了事件的文件描述符

4. Epoll 的 LT 模式与 ET 模式的区别

LT 模式：高速工作模式，只支持no_block(非阻塞模式)。在此模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epoll告知。然后它会假设用户知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了。(触发模式只在数据就绪时通知一次，若数据没有读完，下一次不会通知，直到有新的就绪数据)
ET 模式：缺省工作方式，支持blocksocket和no_blocksocket。在LT模式下内核会告知一个文件描述符是否就绪了，然后可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果不作任何操作，内核还是会继续通知！若数据没有读完，内核也会继续通知，直至设备数据为空为止

5. Epoll 的红黑树

最后编辑于：2019.08.14 21:18:26