改进版的poll epoll

Linux   2012-01-06 14:43:34 发布
您的评价:
     
0.0
收藏     0收藏
文件夹
标签
(多个标签用逗号分隔)

Epoll是Linux内核为处理大批量句柄而作了改进的 poll。要使用epoll只需要这三个系统调用:epoll_create(2), epoll_ctl(2), epoll_wait(2)。它是在2.5.44内核中被引进的(epoll(4) is a new API introduced in Linux kernel 2.5.44),在2.6内核中得到广泛应用,例如LigHttpd

改进版的poll epoll

epoll 的优点

支持一个进程打开大数目的socket描述符(FD)

select 最不能忍受的是一个进程所打开的FD是有一定限制的,由FD_SETSIZE设置,默认值是2048。对于那些需要支持的上万连接数目的IM服务器来说显 然太少了。这时候你一是可以选择修改这个宏然后重新编译内核,不过资料也同时指出这样会带来网络效率的下降,二是可以选择多进程的解决方案(传统的 Apache方案),不过虽然linux上面创建进程的代价比较小,但仍旧是不可忽视的,加上进程间数据同步远比不上线程间同步的高效,所以也不是一种完 美的方案。不过 epoll则没有这个限制,它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左 右,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。

IO效率不随FD数目增加而线性下降

传 统的select/poll另一个致命弱点就是当你拥有一个很大的socket集合,不过由于网络延时,任一时间只有部分的socket是"活跃"的,但 是select/poll每次调用都会线性扫描全部的集合,导致效率呈现线性下降。但是epoll不存在这个问题,它只会对"活跃"的socket进行操 作---这是因为在内核实现中epoll是根据每个fd上面的callback函数实现的。那么,只有"活跃"的socket才会主动的去调用 callback函数,其他idle状态socket则不会,在这点上,epoll实现了一个"伪"AIO,因为这时候推动力在os内核。在一些 benchmark中,如果所有的socket基本上都是活跃的---比如一个高速LAN环境,epoll并不比select/poll有什么效率,相 反,如果过多使用epoll_ctl,效率相比还有稍微的下降。但是一旦使用idle connections模拟WAN环境,epoll的效率就远在select/poll之上了。

使用mmap加速内核与用户空间的消息传递。

这 点实际上涉及到epoll的具体实现了。无论是select,poll还是epoll都需要内核把FD消息通知给用户空间,如何避免不必要的内存拷贝就很 重要,在这点上,epoll是通过内核于用户空间mmap同一块内存实现的。而如果你想我一样从2.5内核就关注epoll的话,一定不会忘记手工 mmap这一步的。

内核微调

这一点其实不算epoll的优点了,而是整个linux平台的优点。也许你可以怀疑 linux平台,但是你无法回避linux平台赋予你微调内核的能力。比如,内核TCP/IP协议栈使用内存池管理sk_buff结构,那么可以在运行时 期动态调整这个内存pool(skb_head_pool)的大小--- 通过echo XXXX>/proc/sys/net/core/hot_list_length完成。再比如listen函数的第2个参数(TCP完成3次握手 的数据包队列长度),也可以根据你平台内存大小动态调整。更甚至在一个数据包面数目巨大但同时每个数据包本身大小却很小的特殊系统上尝试最新的NAPI网 卡驱动架构。

epoll 的使用

令人高兴的是,2.6内核的epoll比其2.5开发版本的/dev/epoll简洁了许多,所以,大部分情况下,强大的东西往往是简单的。唯一有点麻烦是epoll有2种工作方式:LT和ET。

LT(level triggered)是缺省的工作方式,并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中,内核告诉你一个文件描述符是否就绪了,然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作,内核还是会继续通知你 的,所以,这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表.

ET (edge-triggered)是高速工作方式,只支持no-block socket。在这种模式下,当描述符从未就绪变为就绪时,内核通过epoll告诉你。然后它会假设你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,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如,你在发送,接收或者接收请求,或者发送接收的数据少于一定量时导致 了一个EWOULDBLOCK 错误)。但是请注意,如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪),内核不会发送更多的通知(only once),不过在TCP协议中,ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认。

epoll只有epoll_create,epoll_ctl,epoll_wait 3个系统调用,
具体用法请参考http://www.xmailserver.org/linux-patches/nio-improve.html
在http://www.kegel.com/rn/有一个完整的例子。

项目主页:http://www.open-open.com/lib/view/home/1325816334203

扩展阅读

Java IO在各版本中的提高
初探 Python 3 的异步 IO 编程
Linux下高并发socket最大连接数所受的各种限制
Redis与Reactor模式
使用memc-nginx和srcache-nginx模块构建高效透明的缓存机制

为您推荐

关于Python的面试题
Linux下高并发socket最大连接数所受的各种限制
改进版的poll epoll
socket阻塞与非阻塞,同步与异步、I/O模型
TBOX是一个用c语言实现的多平台开发库

更多

Linux
网络工具包
相关文档  — 更多
相关经验  — 更多
相关讨论  — 更多