golang怎麼實作epoll

在 Linux 作業系統中，epoll 是一種非常有效率的 I/O 事件通知機制。在使用 epoll 的時候，可以將多個檔案描述子綁定到一個 epoll 實例中， epoll 實例會通知程式所有檔案描述子上發生的 I/O 事件。相較於 select 和 poll 等其他 I/O 事件通知機制，epoll 具有更高的效率和更低的開銷。在本文中，我們將介紹 golang 中如何實作 epoll。

1. epoll 基本原理

在Linux 中，每個行程都有自己的檔案描述子表，當行程需要進行I/O 運算時，需要透過檔案描述符來存取對應的檔案或socket。當檔案或 socket 準備好了，核心會通知進程，這個通知就是一個 I/O 事件。 select 和 poll 在發生 I/O 事件時，會將所有的檔案描述子集合遍歷一遍，而 epoll 則不同，它只會遍歷發生了 I/O 事件的檔案描述符集合。

epoll 基本上由三個系統呼叫所構成： epoll_create 、 epoll_ctl 和 epoll_wait 。 epoll_create 用於建立一個 epoll 實例， epoll_ctl 用於在 epoll 實例中增加/刪除/修改檔案描述符， epoll_wait 則用於等待檔案描述符上發生事件。

2. golang 中的 epoll

在 golang 中，epoll 由 package net/netutil 實作。它是基於 epoll_create 、 epoll_ctl 和 epoll_wait 系統呼叫封裝而來。 golang 把 epoll 封裝到了 netutil 的 internal/poll/epoll 檔案中。

golang 在實作 epoll 的時候，分別定義了 epoll 的實例類型 epollServer 和 epollDesc 。其中 epollServer 包含一個 epoll 實例，用於儲存檔案描述符和 I/O 事件； epollDesc 則用於表示一個檔案描述符和相關的 I/O 事件。

3. epollServer 的實作

我們先來看看 epollServer 的實作。 epollServer 包含以下欄位：

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，為了建立一個 epollServer 實例，需要呼叫 golang 提供的函數 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
}

我們可以看到，在建立一個 epollServer 實例的時候，會先透過 syscall.EpollCreate1(0) 呼叫建立一個 epoll 實例，然後將其加入到 epollServer 的檔案描述子對映表中。

然後，我們可以透過addFD 方法將一個檔案描述符新增到 epollServer 實例中。

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，首先將檔案描述符設定成非阻塞模式，然後將檔案描述符的 I/O 事件新增至 epoll 實例中。最後在文件描述符映射表中加入該文件描述符和對應的 epollDesc。

最後，我們可以透過wait 方法等待檔案描述子上發生的 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
}

現在，我們已經了解了 golang 中 epollServer 的實作方式。接下來我們將介紹 epollDesc 的實作方法。

4. epollDesc 的實作

epollDesc 用來表示一個檔案描述子和其對應的 I/O 事件。它的實作很簡單，只需要一個指向 epollServer 的指標和一個整數表示 I/O 事件。

type epollDesc struct {
    srv  *epollServer
    mode int
}

5. 總結

在本文中，我們介紹了 golang 中使用 epoll 實現高效的 I/O 事件通知機制的方法。我們詳細介紹了 epoll 基本原理，以及 golang 對 epollServer 和 epollDesc 的實作方法。相信透過閱讀本文，你可以更了解 golang 中 epoll 的實作方式，為你的專案選擇合適的 I/O 事件通知機制提供參考。

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