select、poll和epoll之間的區別
阿新 • • 發佈：2020-07-12
在深入理解select、poll和epoll之間的區別之前，首先要了解什麼是IO多路複用模型。
IO多路複用
簡單來說，IO多路複用是指核心一旦發現程序指定的一個或者多個IO條件準備就緒，它就通知該程序去進行IO操作。
詳細的描述可以參考IO模型。select、poll和epoll都是提供I/O多路複用的解決方案。
select
- 函式
int select(int maxfdp, fd_set *readset, fd_set *writeset,
fd_set *exceptset, struct timeval *timeout);
- 基本原理：select 函式監視的檔案描述符分3類，分別是
writefds、readfds、和exceptfds。呼叫select時會被阻塞，直到有fd就緒（讀、寫、或者異常），或者超時（timeout指定等待時間，如果立即返回設為null即可）函式返回一個大於0的值，然後通過遍歷檔案描述符集合fd_set，來找到就緒的描述符 - 說明：
maxfdp是一個整數值，是指集合中所有檔案描述符的範圍，即所有檔案描述符的最大值加1。fd_set是以點陣圖的形式來儲存這些檔案描述符。maxfdp也就是定義了點陣圖中有效地位的個數 - 時間複雜度：
O(n)，n為檔案描述符集合fd_set的大小 - 檔案描述符最大限制：
1024
poll
- 函式
int poll ( struct pollfd * fds, unsigned int nfds, int timeout);
- 基本原理：和select 函式很相似，定義了一個
struct pollfd結構型別的陣列，用於存放需要檢測其狀態的所有檔案描述符。呼叫poll函式之後，系統不會清空這個陣列。特別是對於檔案描述符比較多的情況下，在一定程度上可以提高處理的效率。這一點與select()函式不同，呼叫select()函式之後，select()函式會清空它所檢測的檔案描述符集合，導致每次呼叫select()之前都必須把檔案描述符重新加入到待檢測的集合中。因此，select()函式適合於只檢測一個檔案描述符的情況，而poll()函式適合於大量檔案描述符的情況 - 時間複雜度：
O(n)，n為檔案描述符集合的大小 - 檔案描述符最大限制：無限制，
fds是一個連結串列
epoll
- 函式
// 建立一個epoll物件，引數size是核心保證能夠正確處理的最大控制代碼數
int epoll_create(int size);
// 操作上面建立的epoll
// 例如，將剛建立的socket加入到epoll中讓其監控，或者
// 把 epoll正在監控的某個socket句並移出epoll
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
// 在指定的timeout時間內，當所有控制代碼中有事件發生時，就返回給使用者態的程序
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
- 基本原理：將所有的檔案描述符
fd_set儲存在共享記憶體（使用者空間和核心空間都可以直接訪問）。呼叫epoll_create函式建立epoll物件，並以紅黑樹的結構儲存在核心空間，epoll_ctl函式用來在紅黑樹中新增或者登出待監視檔案描述符，最後呼叫epoll_wait函式直到有就緒的檔案描述符立即返回給使用者態程序
- 時間複雜度：
O(1) - 檔案描述符最大限制：能開啟的fd的上限遠大於
1024（1G的記憶體上能監聽約10w+）
epoll的兩種工作方式
- 水平觸發（LT）：若就緒的事件一次沒有處理完所有要做的事件，就會一直去處理。即就會將沒有處理完的事件繼續放回到就緒佇列之中（即那個核心中的連結串列），一直進行處理
- 邊緣觸發（ET） ：就緒的事件只能處理一次，若沒有處理完會在下次的其它事件就緒時再進行處理。而若以後再也沒有就緒的事件，那麼剩餘的那部分資料也會隨之而丟失。
ET模式的效率比LT模式的效率要高很多。只是如果使用ET模式，就要保證每次進行資料處理時，要將其處理完，不能造成資料丟失，這樣對編寫程式碼的人要求就比較高。 為了保證資料的完整性，ET模式只支援非阻塞的讀寫。
select、poll和epoll對比
| 實現機制 | 時間複雜度 | 連線數 | 傳遞方式 |
|---|---|---|---|
| select | O(n) |
1024 |
核心-->使用者 |
| poll | O(n) |
無限制 | 核心-->使用者 |
| epoll | O(1) |
很大 | 共享記憶體 |
在select和poll中，程序只有在呼叫方法後，核心才對所有監視的檔案描述符進行掃描，發現有任何一個檔案描述符就緒或者超時就立刻返回。epoll採用基於事件的就緒通知方式，事先通過epoll_ctl()來註冊一個檔案描述符，一旦基於某個檔案描述符就緒時，核心會採用類似callback的回撥機制，迅速啟用這個檔案描述符，當程序呼叫epoll_wait()時便得到通知。