select poll epoll

select、poll、epoll都是IO多路复用的机制,但是他们的机制有很大的区别

1、select 
select机制刚开始的时候,需要把fd_set从用户空间拷贝到内核空间,并且检测的fd数是有限制的,由FD_SETSIZE设置,一般是1024。

检测的时候,根据timeout,遍历fd_set表,把活跃的fd(可读写或者错误),拷贝到用户空间,

再在用户空间依次处理相关的fd。

这个机制是linux内核很早的版本,epoll是根据select,poll基础上优化的,缺点比较多。

缺点:

1)每次调用select的时候需要把fd_set从用户空间拷贝到内存空间,比较耗性能。

2)wait时,需要遍历所有的fd,消耗比较大。

3)select支持的文件数大小了,默认只有1024,如果需要增大,得修改宏FD_SETSIZE值,并编译内核(麻烦,并且fd_set中的文件数多的话,每次遍历的成本就很大)。

2. poll
poll的实现和select非常相似,只是描述fd集合的方式不同,poll使用pollfd结构而不是select的fd_set结构,其他的都差不多。

3. epoll
epoll是select和poll的改进版本,

* 先是使用int epoll_create(int size)在内存中创建一个指定size大小的事件空间,

* 再使用int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);事件注册函数,注册新的fd到epfd的epoll对象空间中,并指明event(可读写啊等等),注意:在注册新事件fd的过程中,也再内核中断处理程序里注册fd对应的回调函数callback,告诉内核,一旦这个fd中断了,就把它放到ready队列里面去。

* 再使用int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);在epool对象对应的ready队列里取就绪的fd,并使用内存映射mmap拷贝到用户空间。

* 再在用户空间依次处理相关的fd。

优点:
1)支持一个进程打开大数目的socket描述符

select 一个进程打开FD是有限制的,由FD_SETSIZE设置,默认值是1024。epoll可以打开的FD数可以很大,一般1GB的内存有10万多的FD数,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max查看。
2) IO效率不随FD数目增加而线性下降

3) 使用mmap加速内核与用户空间的消息传递

(1)select,poll实现需要自己不断轮询所有fd集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll_wait不断轮询就绪链表,期间也可能多次睡眠和唤醒交替,但是它是设备就绪时,调用回调函数,把就绪fd放入就绪链表中,并唤醒在epoll_wait中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替,但是select和poll在“醒着”的时候要遍历整个fd集合,而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来的性能提升。

(2)select,poll每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次,并且要把current往设备等待队列中挂一次,而epoll只要一次拷贝,而且把current往等待队列上挂也只挂一次(在epoll_wait的开始,注意这里的等待队列并不是设备等待队列,只是一个epoll内部定义的等待队列)。这也能节省不少的开销。

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