Golangでepollを実装する方法

Linux オペレーティング システムでは、epoll は非常に効率的な I/O イベント通知メカニズムです。 epoll を使用すると、複数のファイル記述子を 1 つの epoll インスタンスにバインドでき、epoll インスタンスはすべてのファイル記述子で発生する I/O イベントをプログラムに通知します。選択やポーリングなどの他の I/O イベント通知メカニズムと比較して、epoll は効率が高く、オーバーヘッドが低くなります。この記事では、golangでepollを実装する方法を紹介します。

1. epoll の基本原理

Linux では、各プロセスには独自のファイル記述子テーブルがあり、プロセスが I/O 操作を実行する必要がある場合、ファイルを渡す必要があります。記述子を使用して、対応するファイルまたはソケットにアクセスします。ファイルまたはソケットの準備ができると、カーネルはプロセスに通知します。この通知は I/O イベントです。 I/O イベントが発生すると、select と Paul はすべてのファイル記述子セットを走査しますが、epoll は異なり、I/O イベントが発生したファイル記述子セットのみを走査します。

epoll は基本的に、epoll_create、epoll_ctl、および epoll_wait の 3 つのシステム コールで構成されます。 epoll_create は epoll インスタンスの作成に使用され、epoll_ctl はファイル記述子の epoll インスタンスへの追加/削除/変更に使用され、epoll_wait はファイル記述子でイベントが発生するのを待機するために使用されます。

2. golang の epoll

golang では、epoll はパッケージ net/netutil によって実装されます。これは、epoll_create、epoll_ctl、および epoll_wait システム コールに基づいてカプセル化されます。 golang は epoll を netutil の external/poll/epoll ファイルにカプセル化します。

golang が epoll を実装する場合、epoll インスタンス タイプ epollServer と epollDesc をそれぞれ定義します。このうち、epollServer にはファイル記述子と I/O イベントを格納するために使用される epoll インスタンスが含まれており、epollDesc はファイル記述子と関連する I/O イベントを表すために使用されます。

3. epollServer の実装

まず、epollServer の実装を見てみましょう。 epollServer には次のフィールドが含まれます。

type epollServer struct {
    // events 是一个数组，用于存储返回的 I/O 事件
    events []syscall.EpollEvent

    // epollFd 是 epoll 实例的文件描述符
    epollFd int

    // fds 用于存储文件描述符和对应的 epollDesc
    fds map[int]*epollDesc
}

まず、epollServer インスタンスを作成するには、golang が提供する関数 newEpollServer を呼び出す必要があります。

func newEpollServer() (ep *epollServer, err error) {
    // 创建 epoll 实例
    ep = &epollServer{
        events: make([]syscall.EpollEvent, epollServerBlock),
        fds:    make(map[int]*epollDesc),
    }
    ep.epollFd, err = syscall.EpollCreate1(0)
    if err != nil {
        return nil, err
    }

    // 将 epoll 实例添加到 epollServer 的文件描述符映射表中
    ep.fds[ep.epollFd] = &epollDesc{ep, syscall.EPOLLIN}
    return ep, nil
}

epollServer インスタンスを作成するとき、まず syscall.EpollCreate1(0) 呼び出しを通じて epoll インスタンスが作成され、次に epollServer のファイル記述子マッピング テーブルに追加されることがわかります。

次に、addFD メソッドを使用して epollServer インスタンスにファイル記述子を追加できます。

func (ep *epollServer) addFD(fd int, mode int) error {
    // 设置文件描述符的非阻塞模式
    if err := syscall.SetNonblock(fd, true); err != nil {
        return err
    }

    // 将文件描述符的 I/O 事件添加到 epoll 实例中
    ev := syscall.EpollEvent{Fd: int32(fd), Events: syscall.EPOLLIN | syscall.EPOLLOUT}
    if err := syscall.EpollCtl(ep.epollFd, syscall.EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev); err != nil {
        return err
    }

    // 将文件描述符和 epollDesc 添加到文件描述符映射表中
    ep.fds[fd] = &epollDesc{ep, mode}
    return nil
}

addFD メソッドでは、まずファイル記述子をノンブロッキング モードに設定し、次にファイル記述子の I/O イベントを epoll インスタンスに追加します。最後に、ファイル記述子と対応する epollDesc をファイル記述子マッピング テーブルに追加します。

最後に、wait メソッドを通じてファイル記述子で発生する I/O イベントを待つことができます。

func (ep *epollServer) wait(ms int) ([]syscall.EpollEvent, error) {
    if ms < 0 {
        ms = -1
    }
    // 等待发生 I/O 事件
    nEvents, err := syscall.EpollWait(ep.epollFd, ep.events, ms)
    if err != nil {
        return nil, err
    }

    // 返回发生的 I/O 事件
    return ep.events[:nEvents], nil
}

これで、golang での epollServer の実装が理解できました。次にepollDescの実装方法を紹介します。

4. epollDesc の実装

epollDesc は、ファイル記述子とそれに対応する I/O イベントを表すために使用されます。その実装は非常に単純で、必要なのは epollServer へのポインタと I/O イベントを表す整数だけです。

type epollDesc struct {
    srv  *epollServer
    mode int
}

5. 概要

この記事では、golang で epoll を使用して効率的な I/O イベント通知メカニズムを実装する方法を紹介しました。 epoll と golang の epollServer と epollDesc の実装の基本原則を詳しく紹介しました。この記事を読むことで、golang での epoll の実装をよりよく理解し、プロジェクトに適切な I/O イベント通知メカニズムを選択するための参考になると思います。

以上がGolangでepollを実装する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。