Select、Poll和Epoll的區(qū)別是什么

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1 select

select本質(zhì)上是通過(guò)設(shè)置或檢查存放fd標(biāo)志位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行下一步處理。

這帶來(lái)缺點(diǎn)：

• 單個(gè)進(jìn)程可監(jiān)視的fd數(shù)量被限制，即能監(jiān)聽(tīng)端口的數(shù)量有限

單個(gè)進(jìn)程所能打開(kāi)的最大連接數(shù)有FD_SETSIZE宏定義，其大小是32個(gè)整數(shù)的大小(在32位的機(jī)器上，大小就是3232，同理64位機(jī)器上FD_SETSIZE為3264)，當(dāng)然我們可以對(duì)進(jìn)行修改，然后            重新編譯內(nèi)核，但是性能可能會(huì)受到影響，這需要進(jìn)一步的測(cè)試

一般該數(shù)和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大，具體數(shù)目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位機(jī)默認(rèn)1024個(gè)，64位默認(rèn)2048。

• 對(duì)socket是線(xiàn)性?huà)呙瑁摧喸?xún)，效率較低：

僅知道有I/O事件發(fā)生，卻不知是哪幾個(gè)流，只會(huì)無(wú)差異輪詢(xún)所有流，找出能讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)的流進(jìn)行操作。同時(shí)處理的流越多，無(wú)差別輪詢(xún)時(shí)間越長(zhǎng) - O(n)。

當(dāng)socket較多時(shí)，每次select都要通過(guò)遍歷FD_SETSIZE個(gè)socket，不管是否活躍，這會(huì)浪費(fèi)很多CPU時(shí)間。如果能給 socket  注冊(cè)某個(gè)回調(diào)函數(shù)，當(dāng)他們活躍時(shí)，自動(dòng)完成相關(guān)操作，即可避免輪詢(xún)，這就是epoll與kqueue。

調(diào)用過(guò)程

缺點(diǎn)

內(nèi)核需要將消息傳遞到用戶(hù)空間，都需要內(nèi)核拷貝動(dòng)作。需要維護(hù)一個(gè)用來(lái)存放大量fd的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使得用戶(hù)空間和內(nèi)核空間在傳遞該結(jié)構(gòu)時(shí)復(fù)制開(kāi)銷(xiāo)大。

• 每次調(diào)用select，都需要把fd集合從用戶(hù)態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)，這個(gè)開(kāi)銷(xiāo)在fd很多時(shí)會(huì)很大

• 同時(shí)每次調(diào)用select都需要在內(nèi)核遍歷傳遞進(jìn)來(lái)的所有fd，這個(gè)開(kāi)銷(xiāo)在fd很多時(shí)也很大

• select支持的文件描述符數(shù)量太小了，默認(rèn)是1024 

2 poll

poll的實(shí)現(xiàn)和select非常相似，只是描述fd集合的方式不同，poll使用pollfd結(jié)構(gòu)而不是select的fd_set結(jié)構(gòu)，其他的都差不多,管理多個(gè)描述符也是進(jìn)行輪詢(xún)，根據(jù)描述符的狀態(tài)進(jìn)行處理，但是poll沒(méi)有最大文件描述符數(shù)量的限制。poll和select同樣存在一個(gè)缺點(diǎn)就是，包含大量文件描述符的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶(hù)態(tài)和內(nèi)核的地址空間之間，而不論這些文件描述符是否就緒，它的開(kāi)銷(xiāo)隨著文件描述符數(shù)量的增加而線(xiàn)性增大。

• 它將用戶(hù)傳入的數(shù)組拷貝到內(nèi)核空間

• 然后查詢(xún)每個(gè)fd對(duì)應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)：

• 如果設(shè)備就緒,在設(shè)備等待隊(duì)列中加入一項(xiàng)繼續(xù)遍歷

• 若遍歷完所有fd后，都沒(méi)發(fā)現(xiàn)就緒的設(shè)備

掛起當(dāng)前進(jìn)程，直到設(shè)備就緒或主動(dòng)超時(shí)，被喚醒后它又再次遍歷fd。這個(gè)過(guò)程經(jīng)歷多次無(wú)意義的遍歷。

沒(méi)有最大連接數(shù)限制，因其基于鏈表存儲(chǔ)

缺點(diǎn)

• 大量fd數(shù)組被整體復(fù)制于用戶(hù)態(tài)和內(nèi)核地址空間間，而不管是否有意義

• 如果報(bào)告了fd后，沒(méi)有被處理，那么下次poll時(shí)會(huì)再次報(bào)告該fd 

3 epoll

可理解為event  poll，epoll會(huì)把哪個(gè)流發(fā)生哪種I/O事件通知我們。所以epoll是事件驅(qū)動(dòng)(每個(gè)事件關(guān)聯(lián)fd)的，此時(shí)我們對(duì)這些流的操作都是有意義的。復(fù)雜度也降低到了O(1)。

3.1 觸發(fā)模式

EPOLLLT和EPOLLET兩種：

• LT，默認(rèn)的模式(水平觸發(fā))

        只要該fd還有數(shù)據(jù)可讀，每次 epoll_wait 都會(huì)返回它的事件，提醒用戶(hù)程序去操作，

• ET是“高速”模式(邊緣觸發(fā))

只會(huì)提示一次，直到下次再有數(shù)據(jù)流入之前都不會(huì)再提示，無(wú)論fd中是否還有數(shù)據(jù)可讀。所以在ET模式下，read一個(gè)fd的時(shí)候一定要把它的buffer讀完，即讀到read返回值小于請(qǐng)求值或遇到EAGAIN錯(cuò)誤

epoll使用“事件”的就緒通知方式，通過(guò)epoll_ctl注冊(cè)fd，一旦該fd就緒，內(nèi)核就會(huì)采用類(lèi)似回調(diào)機(jī)制激活該fd，epoll_wait便可收到通知。

3.2 優(yōu)點(diǎn)

• 沒(méi)有最大并發(fā)連接的限制，能打開(kāi)的FD的上限遠(yuǎn)大于1024(1G的內(nèi)存上能監(jiān)聽(tīng)約10萬(wàn)個(gè)端口)

• 效率提升，不是輪詢(xún)，不會(huì)隨著FD數(shù)目的增加效率下降。只有活躍可用的FD才會(huì)調(diào)用callback函數(shù)

• 即Epoll最大的優(yōu)點(diǎn)就在于它只關(guān)心“活躍”的連接，而跟連接總數(shù)無(wú)關(guān)，因此在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，Epoll的效率就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于select和poll

• 內(nèi)存拷貝，利用mmap()文件映射內(nèi)存加速與內(nèi)核空間的消息傳遞;即epoll使用mmap減少?gòu)?fù)制開(kāi)銷(xiāo)。

• epoll通過(guò)內(nèi)核和用戶(hù)空間共享一塊內(nèi)存來(lái)實(shí)現(xiàn)的

表面上看epoll的性能最好，但是在連接數(shù)少并且連接都十分活躍的情況下，select和poll的性能可能比epoll好，畢竟epoll的通知機(jī)制需要很多函數(shù)回調(diào)。

epoll跟select都能提供多路I/O復(fù)用的解決方案。在現(xiàn)在的Linux內(nèi)核里有都能夠支持，其中epoll是Linux所特有，而select則應(yīng)該是POSIX所規(guī)定，一般操作系統(tǒng)均有實(shí)現(xiàn)。

4 總結(jié)

select，poll，epoll都是IO多路復(fù)用機(jī)制，即可以監(jiān)視多個(gè)描述符，一旦某個(gè)描述符就緒(讀或?qū)懢途w)，能夠通知程序進(jìn)行相應(yīng)讀寫(xiě)操作。

但select，poll，epoll本質(zhì)上都是同步I/O，因?yàn)樗麄兌夹枰谧x寫(xiě)事件就緒后自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫(xiě)，也就是說(shuō)這個(gè)讀寫(xiě)過(guò)程是阻塞的，而異步I/O則無(wú)需自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫(xiě)，異步I/O的實(shí)現(xiàn)會(huì)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到用戶(hù)空間。

關(guān)于Select、Poll和Epoll的區(qū)別是什么問(wèn)題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒(méi)有解開(kāi)，可以關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識(shí)。

網(wǎng)站題目：Select、Poll和Epoll的區(qū)別是什么
本文URL：http://bm7419.com/article16/geidgg.html

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