從Go編程看IO多路復用Epoll

  IO多路復用使得一個線程就可就可以處理多個網絡連接，無需要創建多個線程來處理多個socket連接，減少不必要的資源開銷，但是Select還是Poll、Epoll模式都有着不同的區別；
  上篇在介紹Select模式是也介紹了Select模式存在的種種問題，如大量FD集從用戶態拷貝到內核態、FD集合的遍歷問題、通知機制、Select默認只支持1024個文件描述符的問題等；

Epoll介紹

  Epoll基本使用流程為：
  1、使用EpollCreate1函數創建Epoll
  2、使用EpollCtl函數在Epoll上注冊需要監聽的事件
  3、使用EpollWait函數等待事件就緒

在Go中函數定義

Epoll事件對象  
type EpollEvent struct {
   Events uint32
   Fd     int32
   Pad    int32
 }

創建Epoll
func EpollCreate(size int) (fd int, err error)
注冊監聽
func EpollCtl(epfd int, op int, fd int, event *EpollEvent) (err error)
等待就緒
func EpollWait(epfd int, events []EpollEvent, msec int) (n int, err error)

1、EpollCreate

  創建epoll實例文件描述符，不使用時需關閉以便內核銷毀實例釋放資源； size參數為內核fd隊列大小，內核2.6.8后已升級為動態隊列該參數意義不大，但值需大於0；
  另有一個EpollCreate1函數， 參數flag：值為0時與EpollCreate一致。 還有一個取值EPOLL_CLOEXEC，設置文件描述符的標志，FD_CLOEXEC，指fork的子進程執行exec時關閉此fd；

2、EpollCtl

  注冊監聽事件（epfd,操作,監聽的fd,需監聽的事件），向內核注冊、修改、刪除文件描述符；
  epfd： 上一步創建epoll時所返回的文件描述符
  操作： 有這么三種EPOLL_CTL_ADD:新注冊fd監聽到epfd中， EPOLL_CTL_MOD:修改已注冊的fd事件監聽，EPOLL_CTL_DEL:從epfd中刪除一個對fd監聽事件；
  監聽的fd： 需要監聽的文件描述符本篇文章里就是創建Socket或建立連接返回的FD
  監聽的事件： 也就是EpollEvent 對象，此對象中主要使用兩個字段：FD與Events，表示監聽的文件描述符、與監聽的具體事件；
  Events事件類型的取值有：
  EPOLLIN：文件描述符可讀；
  EPOLLOUT：文件描述符可寫；
  EPOLLERR：發生錯誤；
  EPOLLOHUP：文件描述符被掛斷；
  EPOLLET：將EPOLL設為邊緣觸發 (Edge Triggered) 模式；
  EPOLLPRI：文件描述符有緊急的數據可讀；
  EPOLLONESHOT：一次監聽，監聽事件發生后，如還需要監聽fd，需再次fd加入到EPOLL隊列里；

3、EpollWait

  等待epfd上IO事件就緒，參數events：從內核獲取的事件集合，msec：超時時間，-1 阻塞，返回值：就緒事件數目，-1為出錯；

LT與ET觸發模式

  Epoll默認為LT觸發模式，Select與Poll只有該模式；
  LT觸發（Level triggered 水平觸發）： epoll_wait檢測描述符事件發生時將事件通知程序，程序可不立即處理事件。下次調用epoll_wait時，會再次響應程序通知此事件。
  只要緩沖區有數據調用EpollWait時都會立即返回事件就緒，直到緩沖區所有數據處理完；
  ET觸發（Edge triggered 邊緣觸發）： epoll_wait檢測描述符事件發生時將事件通知程序，程序須立即處理該事件。如不處理，下次調用epoll_wait時不會再次響應程序通知此事件。
  不管緩存區是否有數據，只有新數據到來才觸發，需一次性處理完所有數據，所以ET只支持非阻塞模式，否則當緩沖區沒數據時Read會阻塞；
  LT支持Block與Non-Block Socket，ET只支持Non-Block Socket，ET比LT性能更好，其事件觸發少效率高；

Golang中Epoll的使用

func epoll(fd int) {
var event syscall.EpollEvent
//創建epoll實例文件描述符，不使用時需關閉以便內核銷毀實例釋放資源； size參數為內核fd隊列大小，內核2.6.8后已升級為動態隊列該參數意義不大，但值需大於0
epfd, e := syscall.EpollCreate(1)

if e != nil {
	log.Println("epoll_create: ", e)
	os.Exit(1)
}
defer syscall.Close(epfd)
//設置事件模式
event.Events = syscall.EPOLLIN
event.Fd = int32(fd) //設置監聽描述符
//注冊監聽事件（epfd,事件動作,監聽的fd,需監聽的事件）
if e = syscall.EpollCtl(epfd, syscall.EPOLL_CTL_ADD, fd, &event); e != nil {
	log.Println("epoll_ctl: ", e)
	os.Exit(1)
}
epollWait(fd, epfd, event)
}


func epollWait(fd, epfd int, epollEvent syscall.EpollEvent) {
var events [10]syscall.EpollEvent
connect = &Connect{map[int]string{}}
for {
	nevents, e := syscall.EpollWait(epfd, events[:], -1) //等待獲取就緒事件
	if e != nil {
		log.Println("EpollWait: ", e)
	}
	for ev := 0; ev < nevents; ev++ {
		event := events[ev].Events
		efd := events[ev].Fd
		//處理連接
		if int(efd) == fd && event == syscall.EPOLLIN {
			handConn(fd, epfd, &epollEvent)
		} else if event == syscall.EPOLLIN { //可讀
			handMsg(epfd, int(efd))
		}
		//可寫
		if events[ev].Events == syscall.EPOLLOUT {
		}
	}
   }
}

獲得就緒事件后

  在通過EpollWait獲得就緒事件后，通過對比文件描述符fd與事件類型可以進行對應邏輯處理，如是新連接或是讀取數據；
  1、新連接： 調用syscall.Accept獲取連接的文件描述符，並通過調用syscall.EpollCt函數監聽此文件描述符的事件；
  2、讀取數據： 調用syscall.Read獲取緩沖區的數據，這里需注意是LT觸發還是ET觸發，如是ET觸發需要在此次IO就緒事件中通過一次或多次調用syscall.Read函數讀取完所有數據；

  這里介紹的Epoll模式則完全沒有Select模式的所有缺點，比Select更靈活且沒有文件描述符限制，將文件描述符事件放入到內核事件表中，通過回調而不是輪詢來實現事件通知；並沒有所監聽的文件描述符數不受限制；
  對比Select與poll模式Epoll通過回調而不是輪詢來檢查就緒狀態狀態的FD使得性能有很大提升；

文章首發地址：https://mp.weixin.qq.com/s/mcOgZIv0B3bLyoTbvRw5YQ
參考資料：Epoll相關