Multiplexing API #

• select, poll, epoll, kqueue 등의 mechanism는 여러 event source로부터 발생하는 event를 multiplexing(http://en.wikipedia.org/wiki/Multiplexing) 해주는 역할을 한다.
• Reactor pattern(http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/PDF/reactor-siemens.pdf)을 구현하는데 사용된다.
• 프로그래머가 event source들을 API에 제공하면, API는 event가 발생할 때까지 프로세스를 sleep 시켰다가, event가 발생하면, 프로그래머에게 발생한 event에 대한 정보를 돌려준다.
• event source를 명시하는 방식에 따라, 두가지 API 형태가 있다.
  1. select, poll: 모든 event source를 wait API를 호출할 때마다 넘겨준다.
     • select()

       int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds,
                struct timeval *timeout);
       

     • poll()

       int poll(struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);
       

  2. epoll, kqueue: event source들의 집합을 표현하는 kernel 객체를 가지고 있어서, 이러한 객체를 생성하는 API, 이 집합에 event source를 추가/삭제/변경하는 API, 그리고 특정 집합에 대해 event를 기다리는 API를 가진다.
     • epoll_create(), epoll_ctl(), epoll_wait()

       int epoll_create(int size);
       int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
       int  epoll_wait(int  epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
       

     • kqueue(), kevent()

       int kqueue(void);
       // kevent는 event source의 추가/삭제/변경과 event를 기다리는 역할 두가지를 한다.
       int kevent(int kq, const struct kevent *changelist, int nchanges,
                struct kevent *eventlist, int nevents,
                const struct timespec *timeout);
       

       
       

Changing event sources #

single-threaded app #

• wait operation을 하는 동안 event source를 변경하는 방법이 없으므로, wait operation이 필요할 때마다, 빠져나와야한다.

  while (...)
  {
    // build event source set
    ...
  
    // wait event
    select(...);
  }
  

multi-threaded app #

• wait operation 도중에, 다른 thread에서 event source를 변경할 가능성이 있다.

select, poll #

• wait API를 통해 넘겨지는 parameter를 통해서만 event source를 변경할 수 있으므로, single-threaded app과 같은 방식을 사용하여야 한다. 따라서, wait operation 중이라면, 해당 operation을 중지하도록 하는 방법이 필요하다.
  1. signal을 이용하여 중지하는 방법: POSIX signal은 system call을 중단시킬 수 있다. 하지만, wait op 바깥에 있을 때, signal을 배달한다면, signal은 아무런 효과를 가지지 못하므로, 다음 사항을 고려해야한다.
     • wait op 바깥에서 signal을 block할 경우, race condition이 발생한다.

       // block signal
       ...
       
       while (...)
       {
         // build event source set
         ...
       
         // unblock signal
         ...
         // signal can be delivered at this point!!!
         // wait event
         select(...);
         // block signal
         ...
       }
       

     • unblock-wait-block을 atomic하게 수행하는 pselect()를 사용할 수 있다.

       // block signal
       ...
       
       while (...)
       {
         // build event source set
         ...
       
         // wait event
         pselect(...);
       }
       

     • linux platform에서는 pselect()를 위한 system call()이 없으므로, pselect()를 atomic하게 구현할 수 없다. 현재 linux에서는 GNU libc가 pselect()를 구현하고 있다.
     • wait API에 timeout을 설정하여 주기적으로 event source set을 수정할 수 있지만, event 처리에 timeout 기간만큼의 delay가 발생할 가능성이 있다.
  2. 추가적인 event source를 등록하여 중지하는 방법: 제어 가능한 event source를 항상 등록하여, 필요할 때 인위적으로 event를 발생시켜, wait operation을 중단시킬 수 있다.

epoll, kqueue #

• epoll, kqueue: event source 집합을 변경하는 API를 따로 가지므로, 이를 사용한다.
• kqueue의 경우에는, kevent()의 eventlist와 nevents parameter를 사용하지 않고 (nevents = 0), 호출하여, wait op을 수행하지 않고, event source 집합만을 변경할 수 있다.