内核源码解析：epoll与poll性能差异的秘密

本文将深入剖析Linux内核中的poll和epoll系统调用，主要针对的是2.6.9版本的内核实现。首先，让我们从poll函数开始理解，该函数的基本原型是： ```c int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout); ``` 在这个系统调用中，`pollfd`结构体包含了文件描述符（fd）、事件类型（events）和超时时间（revents）。nfds参数是文件描述符集合的大小，而timeout则是可选的，表示等待的时间，单位为毫秒。 内核实现中，关键部分在`sys_poll`函数（位于`fs/select.c`），这个函数首先检查nfds是否超过了系统限制（默认最大为256），并处理可能的溢出情况。如果设置了timeout，它会进行适当的转换以避免溢出，并将其设置为合理的值。 `poll_initwait`函数在代码中扮演了初始化的角色，尽管其名称直译可能不太直观，但它实际上是初始化一个名为`poll_table`的数据结构，这个结构在poll调用期间起着至关重要的作用。`poll_table`通常包含一个函数指针数组，用于管理文件描述符的事件监听。 `struct poll_table`在`fs/poll.h`头文件中定义，虽然具体细节未在提供的部分内容中展示，但我们可以推测它内部可能存储了与每个文件描述符关联的事件操作，如读、写、异常等，以及相应的回调函数。当事件发生时，这些回调会被触发，从而执行相应的操作。 接着，epoll相较于poll在大量文件描述符场景下具有更高的效率。epoll利用了epoll_ctl和epoll_wait两个系统调用，前者用于添加、删除或修改事件监听，后者则阻塞等待事件发生。epoll的优点在于，它不维护每个fd的状态，而是使用一个epoll_event结构数组，只有真正发生事件的fd才会被唤醒，这样大大减少了不必要的I/O检测。 总结来说，poll和epoll内核源码的剖析涉及到了事件驱动模型的实现细节，包括事件监听机制、数据结构的设计以及优化策略。理解这些核心概念有助于我们更好地设计和优化多路复用I/O操作，特别是在高性能网络服务器或者大规模并发环境中。如果你对这些内核级API的工作原理有更深入的兴趣，阅读源码并结合实际项目实践将是非常有益的。