JAVA使用EPoll來進行NIO處理的方法(轉)

JDK 6.0 以及JDK 5.0 update 9 的 nio支持epoll （僅限 Linux 系統 ），對併發idle connection會有大幅度的性能提高，這就是不少網絡服務器應用程序須要的。

啓用的方法以下：

-Djava.nio.channels.spi.SelectorProvider=sun.nio.ch.EPollSelectorProvider  
 

例如在 Linux 下運行的 Tomcat 使用 NIO Connector ，那麼啓用 epoll 對性能的提高會有幫助。

而 Tomcat 要啓用這個選項的作法是在 catalina.sh 的開頭加入下面這一行

CATALINA_OPTS='-Djava.nio.channels.spi.SelectorProvider=sun.nio.ch.EPollSelectorProvider'

 

 

Epoll是Linux內核爲處理大批量句柄而做了改進的poll。要使用epoll只須要這三個系統調用：epoll_create(2)， epoll_ctl(2)， epoll_wait(2)。它是在2.5.44內核中被引進的(epoll(4) is a new API introduced in Linux kernel 2.5.44)，在2.6內核中獲得普遍應用，例如LightHttpd。

 

 

一 epoll - epoll的優勢

 

• 支持一個進程打開大數目的socket描述符(FD)

select 最不能忍受的是一個進程所打開的FD是有必定限制的，由FD_SETSIZE設置，默認值是2048。對於那些須要支持的上萬鏈接數目的IM服務器來講顯然太少了。這時候你一是能夠選擇修改這個宏而後從新編譯內核，不過資料也同時指出這樣會帶來網絡效率的降低，二是能夠選擇多進程的解決方案(傳統的Apache方案)，不過雖然linux上面建立進程的代價比較小，但仍舊是不可忽視的，加上進程間數據同步遠比不上線程間同步的高效，因此也不是一種完美的方案。不過 epoll則沒有這個限制，它所支持的FD上限是最大能夠打開文件的數目，這個數字通常遠大於2048,舉個例子,在1GB內存的機器上大約是10萬左右，具體數目能夠cat /proc/sys/fs/file-max察看,通常來講這個數目和系統內存關係很大。

• IO效率不隨FD數目增長而線性降低

傳統的select/poll另外一個致命弱點就是當你擁有一個很大的socket集合，不過因爲網絡延時，任一時間只有部分的socket是"活躍"的，可是select/poll每次調用都會線性掃描所有的集合，致使效率呈現線性降低。可是epoll不存在這個問題，它只會對"活躍"的socket進行操做---這是由於在內核實現中epoll是根據每一個fd上面的callback函數實現的。那麼，只有"活躍"的socket纔會主動的去調用 callback函數，其餘idle狀態socket則不會，在這點上，epoll實現了一個"僞"AIO，由於這時候推進力在os內核。在一些 benchmark中，若是全部的socket基本上都是活躍的---好比一個高速LAN環境，epoll並不比select/poll有什麼效率，相反，若是過多使用epoll_ctl,效率相比還有稍微的降低。可是一旦使用idle connections模擬WAN環境,epoll的效率就遠在select/poll之上了。

• 使用mmap加速內核與用戶空間的消息傳遞。

這點實際上涉及到epoll的具體實現了。不管是select,poll仍是epoll都須要內核把FD消息通知給用戶空間，如何避免沒必要要的內存拷貝就很重要，在這點上，epoll是經過內核於用戶空間mmap同一塊內存實現的。而若是你想我同樣從2.5內核就關注epoll的話，必定不會忘記手工 mmap這一步的。

• 內核微調

這一點其實不算epoll的優勢了，而是整個linux平臺的優勢。也許你能夠懷疑linux平臺，可是你沒法迴避linux平臺賦予你微調內核的能力。好比，內核TCP/IP協議棧使用內存池管理sk_buff結構，那麼能夠在運行時期動態調整這個內存pool(skb_head_pool)的大小--- 經過echo XXXX>/proc/sys/net/core/hot_list_length完成。再好比listen函數的第2個參數(TCP完成3次握手的數據包隊列長度)，也能夠根據你平臺內存大小動態調整。更甚至在一個數據包面數目巨大但同時每一個數據包自己大小卻很小的特殊系統上嘗試最新的NAPI網卡驅動架構。

 

 

二 epoll - epoll的使用

 

使人高興的是，2.6內核的epoll比其2.5開發版本的/dev/epoll簡潔了許多，因此，大部分狀況下，強大的東西每每是簡單的。惟一有點麻煩是epoll有2種工做方式:LT和ET。

LT(level triggered)是缺省的工做方式，而且同時支持block和no-block socket.在這種作法中，內核告訴你一個文件描述符是否就緒了，而後你能夠對這個就緒的fd進行IO操做。若是你不做任何操做，內核仍是會繼續通知你的，因此，這種模式編程出錯誤可能性要小一點。傳統的select/poll都是這種模型的表明．

ET (edge-triggered)是高速工做方式，只支持no-block socket。在這種模式下，當描述符從未就緒變爲就緒時，內核經過epoll告訴你。而後它會假設你知道文件描述符已經就緒，而且不會再爲那個文件描述符發送更多的就緒通知，直到你作了某些操做致使那個文件描述符再也不爲就緒狀態了(好比，你在發送，接收或者接收請求，或者發送接收的數據少於必定量時致使了一個EWOULDBLOCK 錯誤）。可是請注意，若是一直不對這個fd做IO操做(從而致使它再次變成未就緒)，內核不會發送更多的通知(only once),不過在TCP協議中，ET模式的加速效用仍須要更多的benchmark確認。

epoll只有epoll_create,epoll_ctl,epoll_wait 3個系統調用，具體用法請參考http://www.xmailserver.org/linux-patches/nio-improve.html在http://www.kegel.com/rn/有一個完整的例子。