Linux I/O模型详解(4)

Linux

下面是 select 的实现：

public void serverStartSelect(){
  // 启动服务端监听
  ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
  server.configureBlocking(false);
  server.bind(new InetSocketAddress(8080));
  // register select
  Selector selector = Selector.open(); 
  server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
  while (true) {  //死循环
    Set<SelectionKey> keys = selector.keys();
    while (selector.select() > 0) {
      // 返回的有状态的 fd 集合
      Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();  
      Iterator<SelectionKey> iter = selectionKeys.iterator();
      // 如果 selectionKeys 不为空,表示存在连接 可读, 可写
      while (iter.hasNext()) {
        SelectionKey key = iter.next();
        iter.remove(); 
        if (key.isAcceptable()) {
          // 有 client 连接进来了, accept 建立连接
          ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
          SocketChannel client = ssc.accept(); 
          client.configureBlocking(false);
          // 将新建立的链接加入 select 管理
          client.register(selector, SelectionKey.OP_READ, buffer);
        } else if (key.isReadable()) {
          // 存在连接可读, 可以 read 读取该连接的数据
          read = client.read();
        }
      }
    }
  }
}

在 select 模式下, 应用程序将所有的连接交给 select 管理，程序中只需要关注 select 的返回数据，处理对应的事件。

这大大降低了程序的复杂度，看起来 select 很好，但在生产上用处依然不多。主要是因为 select 有以下劣势：

1. 每次调用 select，都需要把 fdset 从用户态拷贝到内核态，在高并发下是个巨大的性能开销（可优化为不拷贝）；
2. 调用 select 阻塞后，用户进程虽然没有轮询，但在内核还是通过遍历的方式来检查 fd 的就绪状态（可通过异步 IO 唤醒的方式）；
3. select 只返回已就绪 fd 的数量，用户线程还得再遍历所有的 fd 查看哪些 fd 已准备好了事件（可优化为直接返回给用户进程数据已就绪的 fd 列表）。

/linux/posix_types.h:
# define __FD_SETSIZE         1024

此外在 Linux 内核中，select 所用到的 FD_SET 是有限的，即内核中有个参数 __FD_SETSIZE 定义了每个 FD_SET 的句柄个数。

所以 select 限制了 maxfd 的大小为 1024，表示只能监听 1024 个 fd 的事件，select 适用于小规模并发连接的应用，如聊天服务器、网络游戏服务器等，而不需要复杂的线程或进程管理，这离 C10k 显然还是有距离的。

poll

poll 的机制其实和 select 一样，唯一比较大的区别其实是把 1024 这个限制给放开了，虽然通过放开限制可以使内核监听上万 socket，但由于以上说的两点劣势，它的性能依然不高。

同 select 一样 poll 适用于小规模的并发连接，通常对于处理百甚至千级并发连接足够。