select、poll和epoll的区别

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IT袋网小编为大家介绍。

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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