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elect、poll、epoll優缺點

select,poll,epoll都是IO多路複用的機制。I/O多路複用就通過一種機制,可以監視多個描述符,一旦某個描述符就緒(一般是讀就緒或者寫就緒),能夠通知程式進行相應的讀寫操作。但select,poll,epoll本質上都是同步I/O,因為他們都需要在讀寫事件就緒後自己負責進行讀寫,也就是說這個讀寫過程是阻塞的,而異步I/O則無需自己負責進行讀寫,異步I/O的實作會負責把資料從核心拷貝到使用者空間。

select的幾大缺點:

(1)每次調用select,都需要把fd集合從使用者态拷貝到核心态,這個開銷在fd很多時會很大

(2)同時每次調用select都需要在核心周遊傳遞進來的所有fd,這個開銷在fd很多時也很大

(3)select支援的檔案描述符數量太小了,預設是1024

2 poll實作

  poll的實作和select非常相似,隻是描述fd集合的方式不同,poll使用pollfd結構而不是select的fd_set結構,其他的都差不多。

select,poll實作需要自己不斷輪詢所有fd集合,直到裝置就緒,期間可能要睡眠和喚醒多次交替。但是解決了select的檔案描述符的最大上線數

3、epoll

  epoll既然是對select和poll的改進,就應該能避免上述的三個缺點。那epoll都是怎麼解決的呢?在此之前,我們先看一下epoll和select和poll的調用接口上的不同,select和poll都隻提供了一個函數——select或者poll函數。而epoll提供了三個函數,epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait,epoll_create是建立一個epoll句柄;epoll_ctl是注冊要監聽的事件類型;epoll_wait則是等待事件的産生。

  對于第一個缺點,epoll的解決方案在epoll_ctl函數中。每次注冊新的事件到epoll句柄中時(在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD),會把所有的fd拷貝進核心,而不是在epoll_wait的時候重複拷貝。epoll保證了每個fd在整個過程中隻會拷貝一次。

對于第二個缺點,epoll的解決方案不像select或poll一樣每次都把current輪流加入fd對應的裝置等待隊列中,而隻在epoll_ctl時把current挂一遍(這一遍必不可少)并為每個fd指定一個回調函數,當裝置就緒,喚醒等待隊列上的等待者時,就會調用這個回調函數,而這個回調函數會把就緒的fd加入一個就緒連結清單)。epoll_wait的工作實際上就是在這個就緒連結清單中檢視有沒有就緒的fd(利用schedule_timeout()實作睡一會,判斷一會的效果,和select實作中的第7步是類似的)

對于第三個缺點,epoll沒有這個限制,它所支援的FD上限是最大可以打開檔案的數目,這個數字一般遠大于2048,舉個例子,在1GB記憶體的機器上大約是10萬左右,具體數目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般來說這個數目和系統記憶體關系很大。

總結:

(1)select,poll實作需要自己不斷輪詢所有fd集合,直到裝置就緒,期間可能要睡眠和喚醒多次交替。而epoll其實也需要調用epoll_wait不斷輪詢就緒連結清單,期間也可能多次睡眠和喚醒交替,但是它是裝置就緒時,調用回調函數,把就緒fd放入就緒連結清單中,并喚醒在epoll_wait中進入睡眠的程序。雖然都要睡眠和交替,但是select和poll在“醒着”的時候要周遊整個fd集合,而epoll在“醒着”的時候隻要判斷一下就緒連結清單是否為空就行了,這節省了大量的CPU時間。這就是回調機制帶來的性能提升。

(2)select,poll每次調用都要把fd集合從使用者态往核心态拷貝一次,并且要把current往裝置等待隊列中挂一次,而epoll隻要一次拷貝,而且把current往等待隊列上挂也隻挂一次(在epoll_wait的開始,注意這裡的等待隊列并不是裝置等待隊列,隻是一個epoll内部定義的等待隊列)。這也能節省不少的開銷。