1.先谈epoll
1.1 epoll定义
是I/O多路复用的一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪，就是这个文件描述符进行读写操作之前），能够通知程序进行相应的读写操作。
参考文章(我觉得写的特别好)：https://zhuanlan.zhihu.com/p/63179839
Level_triggered(水平触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据一次性全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用 epoll_wait()时，它还会通知你在上没读写完的文件描述符上继续读写，当然如果你一直不去读写，它会一直通知你！！！
Edge_triggered(边缘触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用epoll_wait()时，它不会通知你，也就是它只会通知你一次，直到该文件描述符上出现第二次可读写事件才会通知你！！！
1.2 epoll为什么高效
这里的高校是相对于select/poll。
select/poll是需要将所有用户态的fd拷贝到内核态，每次调用select都需要将线程加入到所有监视socket的等待队列，数量巨大时这个效率比较慢。当其中监控的socket有数据到达的时候，还需要将线程从这些监控的socket队列中移除。并且返回之后，还需要将内核空间的数据(包括fd)拷贝到用户空间，然后还需要将所有的fd遍历一遍，对isset的fd进行处理。
但是epoll呢,epoll_create时创建内核高速cache区:就是建立连续的物理内存页，然后在之上建立slab层，简单的说就是物理上分配好你想要的大小的内存对象，每次使用时都是使用空闲的已分配好的对象、内核cache中建立个红黑树来存储通过epoll_ctl添加进来的fd，这些fd其实已经在内核态了，当你再次调用epoll_wait时，不需要再拷贝进内核态、内核cache中再建立就绪链表存储所有就绪的fd。epoll_ctl 时将fd添加到红黑树中（若存在则不添加）,当fd有数据到达的时候，然后将这个fd添加到就绪列链表中。 epoll_wait时返回就绪链表里面的数据就可以了，所以这里只需要将就绪链表的数据从内核太拷贝到用户态。
2.再谈netpoll
2.1 netpoll定义
go网络库对epoll的封装
2.2netpoll的实现
这里go的版本是go1.13.3。
我们知道epoll机制提供的接口有三个函数：创建epoll句柄int epfd = epoll_create(intsize)、将被监听的文件描述符加入创建的epoll句柄或者从epoll句柄删除或者修改被监听的文件描述符int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)、等待监听的文件描述符有事件的发生int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, intmaxevents, int timeout)。go网络库对epoll进行封装，其实就是怎么调用这个三个系统函数，实现用户态对多个socket的监听。这里讲的主要是针对单例epoll。
2.2.1go是怎么实现创建epoll实例并将fd加入到epoll列表的呢？
入口函数在 net/http server.go func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {}
从这个函数看下去，我们会发现三个非常关键的数据结构。其中一个是netFD
另外一个是FD
还有一个就是pollDesc(I/O poller)
截图中有对每一个数据结构进行描述，其中的包含关系就是netFD-->FD-->pollDesc。这三个数据结构都有一个init方法，但都是netFD的i nit调用的是FD的init,FD的init调用的是pollDesc的init，所以我们来看pollDesc的init做了什么。
可以看到pollDesc的init有调用runtime_pollServerInit和runtime_pollOpen，并且runtime_pollServerInit只调用了一次。接下来来看这两个函数的实现。
通过//go:linkname 可以看到runtime_pollServerInit的实现是在runtime netpoll.go下的poll_runtime_pollServerInit。
poll_runtime_pollServerInit调用了netpollinit。
netpollinit实现了系统调用epoll_create,在内核态创建了一个epoll实例，这里单个进程只能创建一个epoll实例。
接通过//go:linkname 可以看到runtime_pollOpen的实现是在runtime netpoll.go下的poll_runtime_pollOpen。
这里先分配得到一个pd *polldesc。
这里主要看rg和wg。rg,wg默认是0，rg表述读goroutine为pdReady表示读就绪，可以将协程恢复，为pdWait表示读阻塞，协程将要被挂起。wg也是如此。
然后再调用了netpollopen。
netpollopen实现了系统调用epoll_ctl。netpollopen把这个fd添加到了epoll表里(用红黑树存储所有添加进来的fd)，同样pd作为event的data传入内核表，从而实现内核态和用户态数据的关联。
2.2.2go怎么实现将goroutine挂起的呢？
看go的网络库源码，我们可以看到有两种情况需要将goroutine挂起。第一种情况是accept一个新的连接的时候，如果新的连接没有数据，需要将该goroutine挂起等待新数据的到来。还有一种情况就是，对于每一个tcp连接，都会开一个goroutine去处理这个连接的数据，但是当从该连接接收不到数据的时候，我们得把goroutine挂起。这两个地方其实底层的实现都是一样的，所以我这里讲一下第一种情况go是怎么实现将goroutine挂起的呢，这里我们需要从网络库中的TCPListener数据结构的Accept方法讲起。最终的实现是在FD数据结构Accept方法。
accept接受一个新的连接，如果没有错误直接返回。当有错误EAGAIN说明当前没有连接到来，就调用waitRead等待连接。我们来看*pollDesc的waitRead。
这一层一层的调用看下去，最后调用的是gopark,此函数汇编实现，具体功能是将当前的goroutine修改为等待状态，然后执行其他的goroutine。
2.2.3go怎么实现将goroutine唤醒的呢？
当go程序启动的时候会创建一个M去跑我们的系统监测任务，它没有和任何的P(逻辑处理器)进行绑定，而是通过自身改变睡眠时间和时间间隔来一直循环下去(代码位于runtime/proc.go)。网络轮循器就在这个M中去实现了。在runtime/proc.go中findrunnable会判断是否初始化epoll，如果初始化了则调用netpoll，从而获取glist，然后traceGoUnpark激活挂起的协程。
3.go封装epoll的整体流程
Golang的Listen–> lc.Listen –> sl.listenTCP –> internetSocket流程中的internetSocket封装了创建socket-->bind这个流程，并把这个listenFd注册到了epoll对象。当listenFd accpet()的时候,listenFd 对应goroutine会阻塞,所以有新的连接到来的时候，就会唤醒listenFd对应的goroutine，这个goroutine会把新的连接的fd注册到epoll对象，并且go会开启一个新的goroutine去处理这个新连接的数据，所以当这个新的连接没有数据到来的时候对应的goroutine会挂起，有数据到来的时候对应的goroutine会被唤醒。
网友评论