0、引言
在学习完了Socket编程的基础知识、Linux系统提供的I/O多路复用的实现以及Golang的GMP调度模型之后，我们进而学习Golang的网络模型——netpoll。本文将从为什么需要使用netpoll模型，以及netpoll的具体流程实现两个主要角度来展开学习。当前使用的Go的版本为1.22.4，Linux系统。
1、为什么要使用netpoll模型？
首先，什么是多路复用？
多路，指的是存在着多个需要服务的对象；复用，指的是重复利用一个单元来为上述的多个目标提供服务。
我们知道，Linux系统为用户提供了三个内核实现的IO多路复用技术的系统调用，用发展时间来排序分别为：select->poll->epoll。其中，epoll在当今使用的最为广泛，对比与select调用，它有以下的优势：
fd数量灵活：可监听的fd数量上限灵活，使用方可以在调用epoll_create操作时自行指定。- 更少的内核拷贝次数：在内核中，使用红黑树的结构来存储需要监听的
fd，相比与调用select每次需要将所有的fd拷贝进内核，监听到事件后再全部拷贝回用户态，epoll只需要将需要监听的fd添加到事件表后，即可多次监听。 - 返回结果明确：
epoll运行将就绪事件添加到就绪事件列表中，当用户调用epoll_wait操作时，内核只返回就绪事件，而select返回的是所有的事件，需要用户再进行一次遍历，找到就绪事件再处理。
需要注意的是，在不同的条件环境下，epoll的优势可能反而作用不明显。epoll只适用在监听fd基数较大且活跃度不高的场景，如此epoll事件表的空间复用和epoll_wait操作的精准才能体现出其优势；而当处在fd基数较小且活跃度高的场景下，select反而更加简单有效，构造epoll的红黑树结构的消耗会成为其累赘。
考虑到场景的多样性，我们会选择使用epoll去完成内核事件监听的操作，那么如何将golang和epoll结合起来呢？
在 Go 语言的并发模型中，GMP 框架实现了一种高效的协程调度机制，它屏蔽了操作系统线程的细节，用户可以通过轻量级的 Goroutine 来实现细粒度的并发操作。然而，底层的 IO 多路复用机制（如 Linux 的 epoll）调度的单位仍然是线程（M）。为了将 IO 调度从线程层面提升到协程层面，充分发挥 Goroutine 的高并发优势，netpoll 应运而生。
接下来我们就来学习netpoll框架的实现。
2、netpoll实现原理
2.1、核心结构
1、pollDesc
为了将IO调度从线程提升到协程层面，netpoll框架有个重要的核心结构pollDesc，它有两个，一个为表层，含有指针指向了里层的pollDesc。本文中讲到的pollDesc都为里层pollDesc。
表层pollDesc定位在internel/poll/fd_poll_runtime.go文件中：
type pollDesc struct {runtimeCtx uintptr
}
使用一个runtimeCtx指针指向其底层实现实例。
里层的位于runtime/netpoll.go中。
//网络poller描述符
type pollDesc struct {//next指针，指向在pollCache链表结构中，以下个pollDesc实例。link *pollDesc //指向fdfd uintptr//读事件状态标识器，状态有四种：//1、pdReady：表示读操作已就绪，等待处理//2、pdWait：表示g将要被阻塞等待读操作就绪，此时还未阻塞//3、g：读操作的g已经被阻塞，rg指向阻塞的g实例//4、pdNil：空rg atomic.Uintptr wg atomic.Uintptr //...
}
pollDesc的核心字段是读/写标识器rg/wg,它用于标识fd的io事件状态，并且持有被阻塞的g实例。当后续需要唤醒这个g处理读写事件的时候，可以通过pollDesc追溯得到g的实例进行操作。有了pollDesc这个数据结构，Golang就能将对处理socket的调度单位从线程Thread转换成协程G。
2、pollCache
pollCache缓冲池采用了单向链表的方式存储多个pollDesc实例。
type pollCache struct {lock mutexfirst *pollDesc
}
其包含了两个核心方法，分别是alloc()和free()
//从pollCache中分配得到一个pollDesc实例
func (c *pollCache) alloc() *pollDesc {lock(&c.lock)//如果链表为空，则进行初始化if c.first == nil {//pdSize = 248const pdSize = unsafe.Sizeof(pollDesc{})//4096 / 248 = 16n := pollBlockSize / pdSizeif n == 0 {n = 1}//分配指定大小的内存空间mem := persistentalloc(n*pdSize, 0, &memstats.other_sys)//完成指定数量的pollDesc创建for i := uintptr(0); i < n; i++ {pd := (*pollDesc)(add(mem, i*pdSize))pd.link = c.firstc.first = pd}}pd := c.firstc.first = pd.linklockInit(&pd.lock, lockRankPollDesc)unlock(&c.lock)return pd
}
//free用于将一个pollDesc放回pollCache
func (c *pollCache) free(pd *pollDesc) {//...lock(&c.lock)pd.link = c.firstc.first = pdunlock(&c.lock)
}
2.2、netpoll框架宏观流程
在宏观的角度下，netpoll框架主要涉及了以下的几个流程：
poll_init：底层调用epoll_create指令，在内核态中开辟epoll事件表。poll_open：先构造一个pollDesc实例，然后通过epoll_ctl(ADD)指令，向内核中添加要监听的socket，并将这一个fd绑定在pollDesc中。pollDesc含有状态标识器rg/wg，用于标识事件状态以及存储阻塞的g。poll_wait：当g依赖的事件未就绪时，调用gopark方法，将g置为阻塞态存放在pollDesc中。net_poll：GMP调度器会轮询netpoll流程，通常会用非阻塞的方式发起epoll_wait指令，取出就绪的pollDesc，提前出其内部陷入阻塞态的g然后将其重新添加到GMP的调度队列中。（以及在sysmon流程和gc流程都会触发netpoll）
3、流程源码实现
3.1、流程入口
我们参考以下的简易TCP服务器实现框架，走进netpoll框架的具体源码实现。
// 启动 tcp server 代码示例
func main() {//创建TCP端口监听器，涉及以下事件：//1：创建socket fd，调用bind和accept系统接口函数//2：调用epoll_create，创建eventpool//3：调用epoll_ctl(ADD)，将socket fd注册到epoll事件表l, _ := net.Listen("tcp", ":8080")// eventloop reactor 模型for {//等待TCP连接到达，涉及以下事件：//1：循环+非阻塞调用accept//2：若未就绪，则调用gopark进行阻塞//3：等待netpoller轮询唤醒//4：获取到conn fd后注册到eventpool//5：返回connconn, _ := l.Accept()// goroutine per conngo serve(conn)}
}// 处理一笔到来的 tcp 连接
func serve(conn net.Conn) {//关闭conn，从eventpool中移除fddefer conn.Close()var buf []byte//读取conn中的数据，涉及以下事件：//1：循环+非阻塞调用recv(read)//2：若未就绪，通过gopark阻塞，等待netpoll轮询唤醒_, _ = conn.Read(buf)//向conn中写入数据，涉及以下事件：//1：循环+非阻塞调用writev (write)//2：若未就绪，通过gopark阻塞，等待netpoll轮询唤醒_, _ = conn.Write(buf)
}
3.2、Socket创建
以net.Listen方法为入口，进行创建socket fd，调用的方法栈如下：
| 方法 | 文件 |
|---|---|
| net.Listen() | net/dial.go |
| net.ListenConfig.Listen() | net/dial.go |
| net.sysListener.listenTCP() | net/tcpsock_posix.go |
| net.internetSocket() | net/ipsock_posix.go |
| net.socket() | net/sock_posix.go |
核心的调用在net.socket()方法内，源码核心流程如下：
func socket(ctx context.Context, net string, family, sotype, proto int, ipv6only bool, laddr, raddr sockaddr, ctrlCtxFn func(context.Context, string, string, syscall.RawConn) error) (fd *netFD, err error) {//进行socket系统调用，创建一个sockets, err := sysSocket(family, sotype, proto)//绑定socket fdfd, err = newFD(s, family, sotype, net);//...//进行了以下事件：//1、通过syscall bind指令绑定socket的监听地址//2、通过syscall listen指令发起对socket的监听//3、完成epollEvent表的创建（全局执行一次）//4、将socket fd注册到epoll事件表中，监听读写就绪事件err := fd.listenStream(ctx, laddr, listenerBacklog(), ctrlCtxFn);
}
首先先执行了sysSocket系统调用，创建一个socket，它是一个整数值，用于标识操作系统中打开的文件或网络套接字；接着调用newFD方法包装成netFD对象，以便实现更高效的异步 IO 和 Goroutine 调度。
3.3、poll_init
紧接3.2中的net.socket方法，在内部还调用了net.netFD.listenStream()，poll_init的调用栈如下：
| 方法 | 文件 |
|---|---|
| net.netFD.listenStream() | net/sock_posix.go |
| net.netFD.init() | net/fd_unix.go |
| poll.FD.init() | internal/poll/fd_unix.go |
| poll.pollDesc.init() | internal/poll/fd_poll_runtime.go |
| runtime.poll_runtime_pollServerInit() | runtime/netpoll.go |
| runtime.netpollinit() | runtime/netpoll_epoll.go |
net.netFD.listenStream()核心步骤如下：
func (fd *netFD) listenStream(ctx context.Context, laddr sockaddr, backlog int, ctrlCtxFn func(context.Context, string, string, syscall.RawConn) error) error {//....//通过Bind系统调用绑定监听地址if err = syscall.Bind(fd.pfd.Sysfd, lsa); err != nil {return os.NewSyscallError("bind", err)}//通过Listen系统调用对socket进行监听if err = listenFunc(fd.pfd.Sysfd, backlog); err != nil {return os.NewSyscallError("listen", err)}//fd.init()进行了以下操作：//1、完成eventPool的创建//2、将socket fd注册到epoll事件表中if err = fd.init(); err != nil {return err}//...return nil
}
- 使用
Bind系统调用绑定需要监听的地址 - 使用
Listen系统调用监听socket - 调用
fd.init完成eventpool的创建以及fd的注册
net.netFD.init()方法在内部转而调用poll.FD.init()
func (fd *netFD) init() error {return fd.pfd.Init(fd.net, true)
}func (fd *FD) Init(net string, pollable bool) error {fd.SysFile.init()// We don't actually care about the various network types.if net == "file" {fd.isFile = true}if !pollable {fd.isBlocking = 1return nil}err := fd.pd.init(fd)if err != nil {// If we could not initialize the runtime poller,// assume we are using blocking mode.fd.isBlocking = 1}return err
}
然后又转入到poll.pollDesc.init()的调用中。
func (pd *pollDesc) init(fd *FD) error {//通过sysOnce结构，完成epoll事件表的唯一一次创建serverInit.Do(runtime_pollServerInit)//完成init后，进行poll_openctx, errno := runtime_pollOpen(uintptr(fd.Sysfd))//...//绑定里层的pollDesc实例pd.runtimeCtx = ctxreturn nil
}
这里的poll.pollDesc是表层pollDesc，表层pd的init是poll_init和poll_open流程的入口：
- 执行
serverInit.Do(runtime_pollServerInit)，其中serverInit是名为sysOnce的特殊结构，它会保证执行的方法在全局只会被执行一次，然后执行runtime_pollServerInit，完成poll_init操作 - 完成
poll_init后，调用runtime_pollOpen(uintptr(fd.Sysfd))将fd加入到eventpool中，完成poll_open操作 - 绑定里层的
pollDesc实例
我们先来关注serverInit.Do(runtime_pollServerInit)中，执行的runtime_pollServerInit方法，它定位在runtime/netpoll.go下：
//go:linkname poll_runtime_pollServerInit internal/poll.runtime_pollServerInit
func poll_runtime_pollServerInit() {netpollGenericInit()
}
func netpollGenericInit() {if netpollInited.Load() == 0 {lockInit(&netpollInitLock, lockRankNetpollInit)lock(&netpollInitLock)if netpollInited.Load() == 0 {//进入netpollinit调用netpollinit()netpollInited.Store(1)}unlock(&netpollInitLock)}
}
func netpollinit() {var errno uintptr//进行epollcreate系统调用，创建epoll事件表epfd, errno = syscall.EpollCreate1(syscall.EPOLL_CLOEXEC)//...//创建pipe管道，接收信号，如程序终止：//r：信号接收端，会注册对应的read事件到epoll事件表中//w：信号发送端，有信号到达的时候，会往w发送信号，并对r产生读就绪事件r, w, errpipe := nonblockingPipe()//...//在epollEvent中注册监听r的读就绪事件ev := syscall.EpollEvent{Events: syscall.EPOLLIN,}*(**uintptr)(unsafe.Pointer(&ev.Data)) = &netpollBreakRderrno = syscall.EpollCtl(epfd, syscall.EPOLL_CTL_ADD, r, &ev)//...//使用全局变量缓存pipe的读写端netpollBreakRd = uintptr(r)netpollBreakWr = uintptr(w)
}在netpollinit()方法内部，进行了以下操作：
-
执行
epoll_create指令创建了epoll事件表，并返回epoll文件描述符epfd。 -
创建了两个pipe管道，当向w端写入信号的时候，r端会发生读就绪事件。
-
注册监听r的读就绪事件。
-
缓存管道。
在这里，我们创建了两个管道r以及w，并且在eventpool中注册了r的读就绪事件的监听，当我们向w管道写入数据的时候，r管道就会产生读就绪事件，从而打破阻塞的epoll_wait操作，进而执行其他的操作。
3.3、poll_open
| 方法 | 文件 |
|---|---|
| net.netFD.listenStream() | net/sock_posix.go |
| net.netFD.init() | net/fd_unix.go |
| poll.FD.init() | internal/poll/fd_unix.go |
| poll.pollDesc.init() | internal/poll/fd_poll_runtime.go |
| runtime.poll_runtime_pollOpen() | runtime/netpoll.go |
| runtime.netpollopen | runtime/netpoll_epoll.go |
在poll.pollDesc.init()方法中，完成了poll_init流程后，就会进入到poll_open流程，执行runtime.poll_runtime_pollOpen()。
//go:linkname poll_runtime_pollOpen internal/poll.runtime_pollOpen
func poll_runtime_pollOpen(fd uintptr) (*pollDesc, int) {//获取一个pollDesc实例pd := pollcache.alloc()lock(&pd.lock)wg := pd.wg.Load()if wg != pdNil && wg != pdReady {throw("runtime: blocked write on free polldesc")}rg := pd.rg.Load()if rg != pdNil && rg != pdReady {throw("runtime: blocked read on free polldesc")}//绑定socket fd到pollDesc中pd.fd = fd//...//初始化读写状态标识器为无状态pd.rg.Store(pdNil)pd.wg.Store(pdNil)//...unlock(&pd.lock)//将fd添加进epoll事件表中errno := netpollopen(fd, pd)//...//返回pollDesc实例return pd, 0
}
func netpollopen(fd uintptr, pd *pollDesc) uintptr {var ev syscall.EpollEvent//通过epollctl操作，在EpollEvent中注册针对fd的监听事件//操作类型宏指令：EPOLL_CTL_ADD——添加fd并注册监听事件//事件类型：epollevent.events://1、EPOLLIN:监听读就绪事件//2、EPOLLOUT：监听写就绪事件//3、EPOLLRDHUP：监听中断事件//4、EPOLLET：使用边缘触发模式ev.Events = syscall.EPOLLIN | syscall.EPOLLOUT | syscall.EPOLLRDHUP | syscall.EPOLLETtp := taggedPointerPack(unsafe.Pointer(pd), pd.fdseq.Load())*(*taggedPointer)(unsafe.Pointer(&ev.Data)) = tpreturn syscall.EpollCtl(epfd, syscall.EPOLL_CTL_ADD, int32(fd), &ev)
}
不仅在net.Listen()流程中会触发poll open，在net.Listener.Accept流程中也会，当我们获取到了连接之后，也需要为这个连接封装成一个pollDesc实例，然后执行poll_open流程将其注册到epoll事件表中。
func (fd *netFD) accept()(netfd *netFD, err error){// 通过 syscall accept 接收到来的 conn fdd, rsa, errcall, err := fd.pfd.Accept()// ...// 封装到来的 conn fdnetfd, err = newFD(d, fd.family, fd.sotype, fd.net)// 将 conn fd 注册到 epoll 事件表中err = netfd.init()// ...return netfd,nil
}
3.4、poll_close
当连接conn需要关闭的时候，最终会进入到poll_close流程，执行epoll_ctl(DELETE)删除对应的fd。
| 方法 | 文件 |
|---|---|
| net.conn.Close | net/net.go |
| net.netFD.Close | net/fd_posix.go |
| poll.FD.Close | internal/poll/fd_unix.go |
| poll.FD.decref | internal/poll/fd_mutex.go |
| poll.FD.destroy | internal/poll/fd_unix.go |
| poll.pollDesc.close | internal/poll/fd_poll_runtime.go |
| poll.runtime_pollClose | internal/poll/fd_poll_runtime.go |
| runtime.poll_runtime_pollClose | runtime/netpoll.go |
| runtime.netpollclose | runtime/netpoll_epoll.go |
| syscall.EpollCtl | runtime/netpoll_epoll.go |
//go:linkname poll_runtime_pollClose internal/poll.runtime_pollClose
func poll_runtime_pollClose(pd *pollDesc) {if !pd.closing {throw("runtime: close polldesc w/o unblock")}wg := pd.wg.Load()if wg != pdNil && wg != pdReady {throw("runtime: blocked write on closing polldesc")}rg := pd.rg.Load()if rg != pdNil && rg != pdReady {throw("runtime: blocked read on closing polldesc")}netpollclose(pd.fd)pollcache.free(pd)
}
func netpollclose(fd uintptr) uintptr {var ev syscall.EpollEventreturn syscall.EpollCtl(epfd, syscall.EPOLL_CTL_DEL, int32(fd), &ev)
}
3.5、poll_wait
poll_wait流程最终会执行gopark将g陷入到用户态阻塞。
| 方法 | 文件 |
|---|---|
| poll.pollDesc.wait | internal/poll/fd_poll_runtime.go |
| poll.runtime_pollWait | internal/poll/fd_poll_runtime.go |
| runtime.poll_runtime_pollWait | runtime/netpoll.go |
| runtime.netpollblock | runtime/netpoll.go |
| runtime.gopark | runtime/proc.go |
| runtime.netpollblockcommit | runtime/netpoll.go |
在表层pollDesc中，会通过其内部的里层pollDesc指针，调用到runtime下的netpollblock方法。
/*针对某个 pollDesc 实例，监听指定的mode 就绪事件- 返回true——已就绪 返回false——因超时或者关闭导致中断- 其他情况下，会通过 gopark 操作将当前g 阻塞在该方法中
*/
func netpollblock(pd *pollDesc, mode int32, waitio bool) bool {//针对mode事件，获取相应的状态gpp := &pd.rgif mode == 'w' {gpp = &pd.wg}for {//关心的io事件就绪，直接返回if gpp.CompareAndSwap(pdReady, pdNil) {return true}//关心的io事件未就绪，则置为等待状态，G将要被阻塞if gpp.CompareAndSwap(pdNil, pdWait) {break}//...}//...//将G置为阻塞态gopark(netpollblockcommit, unsafe.Pointer(gpp), waitReasonIOWait, traceBlockNet, 5)//当前g从阻塞态被唤醒，重置标识器old := gpp.Swap(pdNil)if old > pdWait {throw("runtime: corrupted polldesc")}//判断是否是因为所关心的事件触发而唤醒return old == pdReady
}
在gopark方法中，会闭包调用netpollblockcommit方法，其中会根据g关心的事件类型，将其实例存储到pollDesc的rg或wg容器中。
// 将 gpp 状态标识器的值由 pdWait 修改为当前 g
func netpollblockcommit(gp *g, gpp unsafe.Pointer) bool {r := atomic.Casuintptr((*uintptr)(gpp), pdWait, uintptr(unsafe.Pointer(gp)))if r {//增加等待轮询器的例程计数。//调度器使用它来决定是否阻塞//如果没有其他事情可做，则等待轮询器。netpollAdjustWaiters(1)}return r
}
接着我们来关注何时会触发poll_wait流程。
首先是在listener.Accept流程中，如果当前尚未有连接到达，则执行poll wait将当前g阻塞挂载在该socket fd对应pollDesc的rg中。
// Accept wraps the accept network call.
func (fd *FD) Accept() (int, syscall.Sockaddr, string, error) {//...for {//以非阻塞模式发起一次accept，尝试接收conns, rsa, errcall, err := accept(fd.Sysfd)if err == nil {return s, rsa, "", err}switch err {//忽略中断类错误case syscall.EINTR:continue//尚未有到达的conncase syscall.EAGAIN://进入poll_wait流程，监听fd的读就绪事件，当有conn到达表现为fd可读。if fd.pd.pollable() {//假如读操作未就绪，当前g会被阻塞在方法内部，直到因为超时或者就绪被netpoll ready唤醒。if err = fd.pd.waitRead(fd.isFile); err == nil {continue}}//...}
}
// 指定 mode 为 r 标识等待的是读就绪事件，然后走入更底层的 poll_wait 流程
func (pd *pollDesc) waitRead(isFile bool) error {return pd.wait('r', isFile)
}
其次分别是在conn.Read/conn.Write流程中，假若conn fd下读操作未就绪（无数据到达）/写操作未就绪（缓冲区空间不足），则会执行poll wait将g阻塞并挂载在对应的pollDesc中的rg/wg中。
func (fd *FD) Read(p []byte) (int, error) {//...for {//非阻塞模式进行一次read调用n, err := ignoringEINTRIO(syscall.Read, fd.Sysfd, p)if err != nil {n = 0//进入poll_wait流程，并标识关心读就绪事件if err == syscall.EAGAIN && fd.pd.pollable() {if err = fd.pd.waitRead(fd.isFile); err == nil {continue}}}err = fd.eofError(n, err)return n, err}
}
func (fd *FD)Write(p []byte)(int,error){// ... for{// ...// 以非阻塞模式执行一次syscall write操作n, err := ignoringEINTRIO(syscall.Write, fd.Sysfd, p[nn:max])if n >0{nn += n}// 缓冲区内容都已写完，直接退出if nn ==len(p){return nn, err}// 走入 poll_wait 流程，并标识关心的是该 fd 的写就绪事件if err == syscall.EAGAIN && fd.pd.pollable(){// 倘若写操作未就绪，当前g 会 park 阻塞在该方法内部，直到因超时或者事件就绪而被 netpoll ready 唤醒if err = fd.pd.waitWrite(fd.isFile); err ==nil{continue}}// ... }
3.6、net_poll
netpoll流程至关重要，它会在底层调用系统的epoll_wait操作，找到触发事件的fd，然后再逆向找到绑定fd的pollDesc实例，返回内部阻塞的g叫给上游处理唤醒。其调用栈如下：
| 方法 | 文件 |
|---|---|
| runtime.netpoll | runtime/netpoll_epoll.go |
| runtime.netpollready | runtime/netpoll.go |
| runtime.netpollunblock | runtime/netpoll.go |
netpoll具体的源码如下：
//netpoll用于轮询检查是否有就绪的io事件
//若发现了就绪的io事件，检查是否有pollDesc中的g关心其事件
//若找到了关心其io事件就绪的g，添加到list返回给上游处理
func netpoll(delay int64) (gList, int32) {if epfd == -1 {return gList{}, 0}var waitms int32//根据传入的delay参数，决定调用epoll_wait的模式：//delay < 0:设为阻塞模式（在 gmp 调度流程中，如果某个 p 迟迟获取不到可执行的 g 时，会通过该模式，使得 thread 陷入阻塞态，但该情况全局最多仅有一例）//delay = 0:设为非阻塞模式（通常情况下为此模式，包括 gmp 常规调度流程、gc 以及全局监控线程 sysmon 都是以此模式触发的 netpoll 流程）//delay > 0:设为超时模式（在 gmp 调度流程中，如果某个 p 迟迟获取不到可执行的 g 时，并且通过 timer 启动了定时任务时，会令 thread 以超时模式执行 epoll_wait 操作）if delay < 0 {waitms = -1} else if delay == 0 {waitms = 0} else if delay < 1e6 {waitms = 1} else if delay < 1e15 {waitms = int32(delay / 1e6)} else {waitms = 1e9}//最多接收128个io就绪事件var events [128]syscall.EpollEvent
retry://以指定模式调用epoll_waitn, errno := syscall.EpollWait(epfd, events[:], int32(len(events)), waitms)//...//存储关心io事件就绪的G实例var toRun gListdelta := int32(0)//遍历返回的就绪事件for i := int32(0); i < n; i++ {ev := events[i]if ev.Events == 0 {continue}//pipe接收端的信号处理，检查是否需要退出netpollif *(**uintptr)(unsafe.Pointer(&ev.Data)) == &netpollBreakRd {if ev.Events != syscall.EPOLLIN {println("runtime: netpoll: break fd ready for", ev.Events)throw("runtime: netpoll: break fd ready for something unexpected")}//...continue}var mode int32//记录io就绪事件的类型if ev.Events&(syscall.EPOLLIN|syscall.EPOLLRDHUP|syscall.EPOLLHUP|syscall.EPOLLERR) != 0 {mode += 'r'}if ev.Events&(syscall.EPOLLOUT|syscall.EPOLLHUP|syscall.EPOLLERR) != 0 {mode += 'w'}// 根据 epollevent.data 获取到监听了该事件的 pollDesc 实例if mode != 0 {tp := *(*taggedPointer)(unsafe.Pointer(&ev.Data))pd := (*pollDesc)(tp.pointer())//...//检查是否为G所关心的事件delta += netpollready(&toRun, pd, mode)}}return toRun, delta
}
func netpollready(toRun *gList, pd *pollDesc, mode int32) int32 {delta := int32(0)var rg, wg *gif mode == 'r' || mode == 'r'+'w' {//就绪事件包含读就绪，尝试唤醒pd内部的rgrg = netpollunblock(pd, 'r', true, &delta)}if mode == 'w' || mode == 'r'+'w' {//就绪事件包含读就绪，尝试唤醒pd内部的wgwg = netpollunblock(pd, 'w', true, &delta)}//存在G实例，则加入list中if rg != nil {toRun.push(rg)}if wg != nil {toRun.push(wg)}return delta
}
func netpollunblock(pd *pollDesc, mode int32, ioready bool, delta *int32) *g {//获取存储的g实例gpp := &pd.rgif mode == 'w' {gpp = &pd.wg}for {old := gpp.Load()//...new := pdNilif ioready {new = pdReady}//将gpp的值从g置换成pdReadyif gpp.CompareAndSwap(old, new) {if old == pdWait {old = pdNil} else if old != pdNil {*delta -= 1}//返回需要唤醒的g实例return (*g)(unsafe.Pointer(old))}}
}
那么，我们也同样需要关注在哪个环节进入了net_poll流程。
首先，是在GMP调度器中的findRunnable方法中被调用，用于找到可执行的G实例。具体的实现在之前的GMP调度文章中有讲解，这里只关心涉及到net_poll方面的源码。
findRunnable方法定位在runtime/proc.go中
func findRunnable()(gp *g, inheritTime, tryWakeP bool){// ../*同时满足下述三个条件，发起一次【非阻塞模式】的 netpoll 流程：- epoll事件表初始化过- 有 g 在等待io 就绪事件- 没有空闲 p 在以【阻塞或超时】模式发起 netpoll 流程*/if netpollinited()&& atomic.Load(&netpollWaiters)>0&& atomic.Load64(&sched.lastpoll)!=0{// 以非阻塞模式发起一轮 netpoll，如果有 g 需要唤醒，一一唤醒之，并返回首个 g 给上层进行调度if list := netpoll(0);!list.empty(){// non-blocking// 获取就绪 g 队列中的首个 ggp := list.pop()// 将就绪 g 队列中其余 g 一一置为就绪态，并添加到全局队列injectglist(&list)// 把首个g 也置为就绪态casgstatus(gp,_Gwaiting,_Grunnable)// ... //返回 g 给当前 p进行调度return gp,false,false}}// .../*同时满足下述三个条件，发起一次【阻塞或超时模式】的 netpoll 流程：- epoll事件表初始化过- 有 g 在等待io 就绪事件- 没有空闲 p 在以【阻塞或超时】模式发起 netpoll 流程*/if netpollinited()&&(atomic.Load(&netpollWaiters)>0|| pollUntil !=0)&& atomic.Xchg64(&sched.lastpoll,0)!=0{// 默认为阻塞模式 delay :=int64(-1)// 存在定时时间，则设为超时模式if pollUntil !=0{delay = pollUntil - now// ... }// 以【阻塞或超时模式】发起一轮 netpolllist := netpoll(delay)// block until new work is available }// ...
}
其次，是位于同文件下的sysmon方法中，它会被一个全局监控者G执行，每隔10ms发一次非阻塞的net_poll流程。
// The main goroutine.
func main(){
// ...
// 新建一个 m，直接运行 sysmon 函数systemstack(func(){newm(sysmon,nil,-1)})// ...
}// 全局唯一监控线程的执行函数
func sysmon(){
// ...
for{
// ...
/*同时满足下述三个条件，发起一次【非阻塞模式】的 netpoll 流程：- epoll事件表初始化过- 没有空闲 p 在以【阻塞或超时】模式发起 netpoll 流程- 距离上一次发起 netpoll 流程的时间间隔已超过 10 ms*/lastpoll :=int64(atomic.Load64(&sched.lastpoll))if netpollinited()&& lastpoll !=0&& lastpoll+10*1000*1000< now {// 以非阻塞模式发起 netpolllist := netpoll(0)// non-blocking - returns list of goroutines// 获取到的 g 置为就绪态并添加到全局队列中if!list.empty(){// ...injectglist(&list)// ...}}// ... }
}
最后，还会发生在GC流程中。
func pollWork() bool{// ...// 若全局队列或 p 的本地队列非空，则提前返回/*同时满足下述三个条件，发起一次【非阻塞模式】的 netpoll 流程：- epoll事件表初始化过- 有 g 在等待io 就绪事件- 没有空闲 p 在以【阻塞或超时】模式发起 netpoll 流程*/if netpollinited()&& atomic.Load(&netpollWaiters)>0&& sched.lastpoll !=0{// 所有取得 g 更新为就绪态并添加到全局队列if list := netpoll(0);!list.empty(){injectglist(&list)return true}}// ...
}
4、参考博文
感谢观看，本篇博文参考了小徐先生的文章，非常推荐大家去观看并且进入到源码中学习，链接如下：
万字解析 golang netpoll 底层原理
