深度剖析：poll与epoll系统调用与内核源码实现

本文将深入剖析Linux内核中的poll和epoll系统调用及其源码实现。作者董昊在其博客<http://donghao.org/uii/>分享了这一详尽的讲解，主要关注于当处理大量文件描述符（fd）时，为何epoll相较于poll在效率上更具优势。首先，让我们回顾一下poll系统调用的基本结构： `int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);` 在这个函数中，参数`fds`是一个指向`struct pollfd`数组的指针，`nfds`表示fd的个数，`timeout`是可选的超时时间。内核在2.6.9版本的实现代码中，对用户提供的`nfds`数量进行了检查，确保不超过系统支持的最大fd数（默认为256）。 核心部分在于`poll_initwait(&table)`，这个函数初始化了一个名为`poll_table`的数据结构，虽然名称中包含`wait`，但它的作用远不止于此。`poll_table`实际上存储了一个函数指针，这个函数在poll操作过程中扮演了调度和管理的角色。当有事件发生时，它会根据fd的状态进行相应的处理，并且在处理过程中维护一个事件队列。 相比之下，epoll是poll的一个增强版本，它在内核2.6.33之后引入，主要改进在于使用epoll_wait和epoll_ctl两个系统调用，以及在内核层面实现了更高效的数据结构。epoll不再依赖于用户空间维护fd列表，而是将这些信息存储在内核中，减少了用户态到内核态的频繁切换，提升了性能。在epoll下，fd的数量限制不再像poll那样严格，因为它利用了epoll_data结构，可以在单个epoll实例中管理大量fd。 总结起来，这篇文章通过分析poll源码，揭示了其内部工作机制，尤其是`poll_table`的作用。然后，通过对比，阐述了epoll如何优化了fd管理，提高了处理大规模fd场景下的效率。对于理解这两个底层技术以及优化高并发应用程序的开发者来说，这是一篇不可多得的深入研究资料。