Каково назначение и преимущества системного вызова epoll в Linux

epoll — это масштабируемый механизм мультиплексирования ввода-вывода в ядре Linux. Он позволяет приложению эффективно отслеживать готовность большого количества файловых дескрипторов (например, сетевых сокетов) к операциям чтения или записи.

Основное отличие от select и poll в том, что epoll хранит список отслеживаемых дескрипторов в ядре, а не требует передавать его при каждом вызове. Это кардинально снижает накладные расходы.

Ключевые преимущества:

• Масштабируемость O(1): Время выполнения epoll_wait() зависит только от количества готовых дескрипторов, а не от их общего числа. У select и poll сложность O(N), где N — общее число отслеживаемых дескрипторов.
• Режимы работы:
  • Level-triggered (LT, по умолчанию): Уведомляет о готовности дескриптора, пока условие выполняется (например, пока в буфере есть данные для чтения).
  • Edge-triggered (ET): Уведомляет о событии только один раз при изменении состояния (например, при поступлении новых данных в буфер). Этот режим требует более аккуратной обработки, но обеспечивает максимальную производительность.
• Эффективность: Избавляет от необходимости каждый раз копировать большие наборы дескрипторов между пространством пользователя и ядром.

Пример использования (Python):

import select
import socket

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.setblocking(False)
server.bind(('0.0.0.0', 8080))
server.listen(128)

# Создаем epoll объект
epoll = select.epoll()
# Регистрируем серверный сокет на событие входящего чтения (новое соединение)
epoll.register(server.fileno(), select.EPOLLIN)

connections = {}

try:
    while True:
        # Ожидаем события, таймаут 1 секунда
        events = epoll.poll(1)
        for fd, event in events:
            # Если событие на серверном сокете - принимаем новое соединение
            if fd == server.fileno():
                client, addr = server.accept()
                client.setblocking(False)
                epoll.register(client.fileno(), select.EPOLLIN)
                connections[client.fileno()] = client
            # Если событие на клиентском сокете - читаем данные
            elif event & select.EPOLLIN:
                client_socket = connections[fd]
                data = client_socket.recv(1024)
                if not data:
                    # Клиент закрыл соединение
                    epoll.unregister(fd)
                    client_socket.close()
                    del connections[fd]
finally:
    epoll.close()
    server.close()