golang怎么实现epoll

在 Linux 操作系统中，epoll 是一种非常高效的 I/O 事件通知机制。在使用 epoll 的时候，可以将多个文件描述符绑定到一个 epoll 实例中， epoll 实例会通知程序所有文件描述符上发生的 I/O 事件。相比于 select 和 poll 等其他 I/O 事件通知机制，epoll 具有更高的效率和更低的开销。在本文中，我们将介绍 golang 中如何实现 epoll。

1. epoll 基本原理

在 Linux 中，每个进程都拥有一个自己的文件描述符表，当进程需要进行 I/O 操作时，需要通过文件描述符来访问对应的文件或者 socket。当文件或者 socket 准备好了，内核会通知进程，这个通知就是一个 I/O 事件。select 和 poll 在发生 I/O 事件时，会将所有的文件描述符集合遍历一遍，而 epoll 则不同，它只会遍历发生了 I/O 事件的文件描述符集合。

epoll 基本上由三个系统调用构成： epoll_create 、 epoll_ctl 和 epoll_wait 。epoll_create 用于创建一个 epoll 实例， epoll_ctl 用于向 epoll 实例中增加/删除/修改文件描述符， epoll_wait 则用于等待文件描述符上发生事件。

2. golang 中的 epoll

在 golang 中，epoll 由 package net/netutil 实现。它是基于 epoll_create 、 epoll_ctl 和 epoll_wait 系统调用封装而来。golang 把 epoll 封装到了 netutil 的 internal/poll/epoll 文件中。

golang 在实现 epoll 的时候，分别定义了 epoll 的实例类型 epollServer 和 epollDesc 。其中 epollServer 包含一个 epoll 实例，用于存储文件描述符和 I/O 事件； epollDesc 则用于表示一个文件描述符和相关的 I/O 事件。

3. epollServer 的实现

我们先看一下 epollServer 的实现。epollServer 包含以下字段：

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
}

首先，为了创建一个 epollServer 实例，需要调用 golang 提供的函数 newEpollServer 。

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
}

我们可以看到，在创建一个 epollServer 实例的时候，会先通过 syscall.EpollCreate1(0) 调用创建一个 epoll 实例，然后将其添加到 epollServer 的文件描述符映射表中。

然后，我们可以通过addFD 方法将一个文件描述符添加到 epollServer 实例中。

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
}

在 addFD 方法中，首先将文件描述符设置成非阻塞模式，然后将文件描述符的 I/O 事件添加到 epoll 实例中。最后在文件描述符映射表中添加该文件描述符和对应的 epollDesc。

最后，我们可以通过wait 方法等待文件描述符上发生的 I/O 事件。

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
}

现在，我们已经了解了 golang 中 epollServer 的实现方式。接下来我们将介绍 epollDesc 的实现方法。

4. epollDesc 的实现

epollDesc 用于表示一个文件描述符和其对应的 I/O 事件。它的实现很简单，只需要一个指向 epollServer 的指针和一个整数表示 I/O 事件即可。

type epollDesc struct {
    srv  *epollServer
    mode int
}

5. 总结

在本文中，我们介绍了 golang 中使用 epoll 实现高效的 I/O 事件通知机制的方法。我们详细介绍了 epoll 基本原理，以及 golang 对 epollServer 和 epollDesc 的实现方法。相信通过阅读本文，你可以更好地了解 golang 中 epoll 的实现方式，为你的项目选择合适的 I/O 事件通知机制提供参考。

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