select、poll和epoll的区别

select、poll和epoll的区别。小编来告诉你更多相关信息。

select、poll和epoll的区别

今日小编为你讲解select、poll和epoll的区别的IT知识，接下来小编为大家介绍。

我们从源码的角度看一下它们实现有哪些区别。

select：客户端操作服务器时会生成三种文件描述符 fd：readfds（读）、writefds（写）和 exceptfds（异常）。

int select(int maxfd,   fd_set *readset,   fd_set *writeset,   fd_set *exceptset,   struct timeval *timeout);返回值：   Ready_fd -> Ready_fd num // 当调用select时，返回就绪的fd数量   Timeout -> 0 // 超时返回0   Error -> -1 // 错误返回-1

当遍历函数 select() 执行时，会阻塞当前线程（老师啥也不做，等着看哪个学生举手了），以监视这 3 类文件描述符，等有数据可读、可写或者产生异常时，就会返回。返回后通过遍历 fdset 整个数组来找到已就绪的 fd，然后进行相应的 IO 操作。

优点：几乎所有的平台都支持；

缺点：

• 单个进程打开的 fd 限制数量为 1024 个（32位机器），可通过宏定义修改，但是效率依旧很慢；
• 每次调用 select() 时，需要把 fd 数据从用户态拷贝到内核态，频繁复制开销很大；
• 轮询方式遍历，会随着套接字 fd 的数量增多，性能下降。且每次都需要全部遍历，浪费CPU 时间，时间复杂度为 O(n)。

poll：基本原理与 select 一致，也是轮询 + 遍历，区别是 poll 中 fd 没有最大数量的限制（使用链表的方式存储 fd）。

int poll (struct pollfd *fds, // 链表存储   unsigned long nfds,   int timeout);返回值：   Ready_fd -> Ready_fd num   Timeout -> 0   Error -> -1   struct pollfd {   int fd; // file descriptor，文件描述符   short events; // events to look for，不变   short revents; // events returned，返回}

epoll：没有 fd 个数限制，且 fd 集合从用户态到内核态只需要一次，使用时间通知机制来触发。通过 epoll_ctl 注册 fd，一旦 fd 就绪就会通过回调地址来激活对应的 fd，进行相关的 IO 操作。

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)   typedef union epoll_data {   void *ptr;   int fd;   uint32_t u32;   uint64_t u64;}epoll_data_t;struct epoll_event {   uint32_t events;   // epoll events   epoll_data_t data; // user data variable}

epoll 之所以性能高是得益于它的三个函数：

• epoll_create() 系统启动时，在 Linux 内核里创建 epoll 实例（申请一个红黑树 rbTree 和就绪链表 readyList），以便存放 socket 节点；
• epoll_ctl() 每新建一个连接，都通过该函数操作 epoll 对象，在这个对象的红黑树里增、删、改对应的 socket 节点，绑定一个回调函数；

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  select、poll和epoll的区别

• epoll_wait() 轮询所有的回调集合，并完成对应的 IO 操作。相应分三步：
  • 阻塞线程
  • 内核查找红黑树中准备好的 socket，放入就绪链表 rdlist
  • 就绪列表中的内容复制到 events（从内核态复制到用户态），准备循环处理这些已就绪的 socket 节点

示例：

int fds[] = ...;int efd = epoll_create(...); //内核态创建epoll实例（包含红黑树rbTree和就绪链表readyList）for (int i=0; i0) {       for (i=0; i<n; i++) {           events[i].data.fd; // 这里有所有需处理的socket，不需要像select和poll那样全部遍历      }  }}

优点：

• 没有 fd 限制，所支持的 fd 上限时操作系统的最大文件句柄数，1G 内存大概支持 10 万个句柄；
• 效率高，采用回调通知而不是轮询的方式，即使 fd 数目增加，时间复杂度仍为 O(1)；
• 用户与内核空间基于一种内存映射文件的方法，使它们可以共享内存空间，减少文件从用户态移动到内核态带来的性能消耗。

LT 和 ET：

• LT，level triggered，水平触发，又叫条件触发。当被监控的 fd 上有可读写的事件时，epoll_wait() 会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据一次性全部读写完，那么下次调用 epoll_wait() 时，它还会通知你上次没有读写完的 fd，可继续读写。而且我们不需要读写的 fd，它也会一直通知你。
• ET，edge triggered，边缘触发。当被监控的 fd 上有可读写事件时，epoll_wait() 会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读完，下次将不再通知。
• 学过计算机组成原理的应该知道脉冲信号，其实 ET 和 LT 的原理和电信号的变化差不多。LT 就是只有高电平(1)或低电平(0)时才触发通知，只要在指定的状态上，就会得到通知；ET 是只有电平发生变化时(从高电平到低电平，或者从低到高)，才触发通知。

三者实践对比：

例如，100w 个连接，里面有 1w 个活跃连接。

select：不修改宏定义时，默认把 1024 个 fd 放到同一个进程。则需要 100w/1024 = 977 个进程才可以支持，会使得 CPU 性能特别差；

poll：没有最大文件描述符限制，100w 个连接则需要 100w 个 fd，遍历特别慢不说，还有空间拷贝还会消耗大量的资源；

epoll：请求进来时就创建 fd 并绑定一个回调地址，当活跃连接发起请求 IO 操作时，epoll_wait() 函数只需要遍历这 1w 个活跃连接，进行相应的额操作即可，既高效又不用做内存拷贝。

本文分享的select、poll和epoll的区别的相关内容，供网友参考，希望能解决您的问题。