Linux Evdev 轮询滞后

Question

我在笔记本电脑上连接了 2 个键盘（内置和 USB）。我正在使用 libudev 获取这些连接的键盘，并使用 epoll 通过 evdev 接口轮询它们的输入：

// Compile with $(gcc udev.c -ludev)

#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include <sys/epoll.h>
#include <sys/poll.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/input.h>
#include <time.h>
#include <libudev.h>

#define BILLION 1000000000L

long timespec_diff(struct timespec *start, struct timespec *end)
{
  return (BILLION * (end->tv_sec - start->tv_sec)) +
         (end->tv_nsec - start->tv_nsec);
}

bool want_to_run = true;

int
main(int argc, char *argv[])
{
  int epoll_fd = epoll_create1(0);

  struct udev *udev_obj = udev_new();
  struct udev_enumerate *udev_enum = udev_enumerate_new(udev_obj);
  udev_enumerate_add_match_subsystem(udev_enum, "input");
  udev_enumerate_scan_devices(udev_enum);

  struct udev_list_entry *udev_entries = udev_enumerate_get_list_entry(udev_enum);
  struct udev_list_entry *udev_entry = NULL;
  udev_list_entry_foreach(udev_entry, udev_entries)
  {
    char const *udev_entry_syspath = udev_list_entry_get_name(udev_entry);
    struct udev_device *device = udev_device_new_from_syspath(udev_obj, 
                                                              udev_entry_syspath);

    char const *dev_prop = \
      udev_device_get_property_value(device, "ID_INPUT_KEYBOARD");
    if (dev_prop != NULL && strcmp(dev_prop, "1") == 0) 
    {
      const char *dev_path = udev_device_get_devnode(device);
      if (dev_path != NULL)
      {
        int dev_fd = open(dev_path, O_RDWR | O_NONBLOCK);

        struct epoll_event event = {};
        event.events = EPOLLIN;
        event.data.fd = dev_fd;
        epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, dev_fd, &event);
      }
    }
    udev_device_unref(device);
  }
  udev_enumerate_unref(udev_enum);

  struct timespec prev_timespec = {};
  clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &prev_timespec);
  while (want_to_run)
  {
    struct epoll_event epoll_events[5] = {0};
    int num_epoll_events = epoll_wait(epoll_fd, epoll_events, 5, 0);
    for (int epoll_event_i = 0; epoll_event_i < num_epoll_events; ++epoll_event_i)
    {
      int dev_fd = epoll_events[epoll_event_i].data.fd;

      struct input_event dev_events[4] = {0};
      int dev_event_bytes_read = read(dev_fd, dev_events, sizeof(dev_events));

      int num_dev_events = dev_event_bytes_read / sizeof(dev_events[0]); 
      for (int dev_event_i = 0; dev_event_i < num_dev_events; ++dev_event_i)
      {
        int dev_event_type = dev_events[dev_event_i].type;
        int dev_event_code = dev_events[dev_event_i].code;
        int dev_event_value = dev_events[dev_event_i].value;

        bool is_released = (dev_event_type == EV_KEY ? dev_event_value == 0 : false);
        bool is_down = (dev_event_type == EV_KEY ? dev_event_value == 1 : false);
        bool was_down = (dev_event_type == EV_KEY ? dev_event_value == 2 : false);

        bool w = (dev_event_code == KEY_W);
        bool a = (dev_event_code == KEY_A);
        bool s = (dev_event_code == KEY_S);
        bool d = (dev_event_code == KEY_D);
        bool q = (dev_event_code == KEY_Q);
        bool e = (dev_event_code == KEY_E);
        bool up = (dev_event_code == KEY_UP);
        bool down = (dev_event_code == KEY_DOWN);
        bool left = (dev_event_code == KEY_LEFT);
        bool right = (dev_event_code == KEY_RIGHT);
        bool escape = (dev_event_code == KEY_ESC);
        bool space = (dev_event_code == KEY_SPACE);
        bool enter = (dev_event_code == KEY_ENTER);
        bool ctrl = (dev_event_code == KEY_LEFTCTRL);
        if (q) want_to_run = false;
      }
    }

    struct timespec end_timespec = {};
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &end_timespec);
    printf("ns per frame: %lu\n", timespec_diff(&prev_timespec, &end_timespec)); 
    prev_timespec = end_timespec;
  }

  return 0;
}

通过在每个键盘上输入按键进行试验我在以下情况下遇到一些严重的lag/stall（我鼓励您自己编译并尝试）：

如果我开始在一个键盘上输入键然后切换到另一个键盘，程序会短暂停止。
如果我同时在每个键盘上输入按键，程序将无限期停止，直到我停止输入按键。

我用不同的键盘进行了测试，结果相同。这是怎么回事？

更新

我认为它可能特定于我的主机环境 (Ubuntu 20.04)，因为当我在另一个程序中的每个键盘上发送垃圾键时，例如gnome 终端、firefox 等。同样的停顿和延迟发生。如果我在按键上哭泣，那是一些严重的失速（cpu 风扇熄灭，一切都发生了）它只发生在键盘上，似乎将外部鼠标和触控板一起移动不会造成任何问题。

运行在 Intel VTune 热点分析下显示 epoll_wait() 是停顿的来源（没有意外）

Answer 1

我已经在我的 ubuntu 桌面 (20.04) 上测试了你的程序，同样的事情发生了。但是当我进入 CLI 模式时 (CTRL + ALT + F3), 运行重新编程，没问题

然后我回到 GUI 模式，将当前时间戳附加到 printf("ns per frame...)，重建和运行，同时在两个键盘上输入键，程序停止输出，但如果我停止输入，之后短时间的滞后，滞后时间内带有时间戳的日志会涌出。所以看起来程序没有问题，可能是Xorg的一个BUG影响了所有桌面软件。

我找到了这个 post：https://askubuntu.com/questions/1044985/using-2-keyboards-at-the-same-time-create-annoying-input-lag

Answer 2

谢谢@emptyhua。你的回答让我进行了特定的调查。

虽然我不能肯定地说我相信问题的根源在于 GNOME 而不是 Xorg。参见 GNOME issue 1 GNOME issue 2

安装替代的 X 环境，例如 xfce4，sudo apt install xfce4 消除了这种停顿。

Linux Evdev 轮询滞后

Linux Evdev Poll Lag

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