epoll

recv 阻塞

• 操作系统维护有 运行进程队列

• 创建一个socket后，这个socket包括数据发送和接收的缓冲区、进程等待队列

• 当调用recv(...) 时，当前进程从运行队列 改变到 该socket的等待队列，不会阻塞 cpu，同时等待着收到数据后，重新进入运行队列

• 当socket接收到数据后，操作系统将该socket等待队列上的进程重新放回到工作队列，该进程变成运行状态，继续执行代码。也由于socket的接收缓冲区已经有了数据，recv可以返回接收到的数据。

网卡接收网络数据

1. 网卡收到网线传输来的网络数据，会先写到内存里

2. 把数据写入到内存后，网卡向cpu发出一个中断信号，通知cpu有数据到达，cpu执行中断程序。（ps: 中断的优先级是很高的）

3. 此处的中断程序主要有两项功能:

   1. 先将网络数据写入到对应socket的接收缓冲区里面

   2. 再唤醒进程，重新将进程放入工作队列中

4. 操作系统如何知道网络数据对应于哪个socket？因为一个socket对应着一个端口号，而网络数据包中包含了ip和端口的信息，内核可以通过端口号找到对应的socket

5. 如何同时监视多个socket的数据？select、poll、epoll。

select

流程

1. 设置所有需要监听的 socket fd

2. 先遍历一遍，如果某个 socket 有数据，直接返回，不会阻塞。

3. 如果都没有数据，把当前进程加入到设置的 各个socket的等待队列，把进程从运行队列移除，当前进程阻塞。

4. 当任何一个socket收到数据后，中断程序将唤起进程，将进程从所有socket的等待队列中移除，加入到工作队列里面。

5. 当进程A被唤醒后，它知道至少有一个socket接收了数据，但还不知道具体是哪个。程序还需遍历一遍socket列表，就可以得到就绪的socket。

缺点

• 每次调用select都需要将进程加入到所有监视socket的等待队列，每次唤醒都需要从每个队列中移除。这里涉及了两次遍历，而且每次都要将整个fds列表传递给内核，有一定的开销

• 因为遍历操作开销大，出于效率的考量，才会规定select的最大监视数量，默认只能监视1024个socket。

• 进程被唤醒后，程序并不知道哪些socket收到数据，还需要遍历一次。

epoll

• epoll要解决的就是 select中的问题，减少遍历，保存就绪socket

流程

1. epoll初始化用epoll_create创建一个event_poll对象，这个对象有就绪列表(双向链表)，红黑树，等待列表。就绪列表存放就绪的socket，红黑树存放所有正在监听的socket引用，等待列表放正在等待的进程。

2. 用epoll_ctl添加或删除所要监听的socket，内核会将eventpoll添加到所有设置的socket的等待队列中。

3. 当socket收到数据后，中断程序会操作eventpoll对象（而不是直接操作进程，这是和select的重要区别），给eventpoll的就绪列表添加socket引用

4. eventpoll对象相当于是socket和进程之间的中介，socket的数据接收并不直接影响进程，而是通过改变eventpoll的就绪列表来改变进程状态。

5. 当程序执行到epoll_wait时，

   1. 如果就绪队列已经引用了socket，那么epoll_wait直接返回。

   2. 如果就绪队列为空，把进程放到eventpoll的等待队列，阻塞进程。

6. 当socket接收到数据，中断程序一方面修改就绪队列，另一方面唤醒eventpoll等待队列中的进程，进程再次进入运行状态。

参考：

罗培羽 https://zhuanlan.zhihu.com/p/63179839