多路復用IO模型中的select和epoll

一，前提知識——文件描述符fd

1、文件描述符簡介
首先從文件描述符開始講起。因為，對于內核而言，所有打開的文件都是通過文件描述符引用的。那么文件描述符到底是什么？

文件描述符（file descriptor）通常是一個小的非負整數，內核用以標識一個特定進程正在訪問的文件。當打開一個現有文件或創建一個新文件時，內核向進程返回一個文件描述符。當讀、寫一個文件時，使用 open 或 create 返回的文件描述符標識該文件，將其作為參數傳送給 read 或 write。

我的理解，文件描述符就是內核用來標識某進程正在訪問文件的一個標志。

二，概念介紹

select，poll，epoll都是IO多路復用的機制。I/O多路復用就通過一種機制，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），能夠通知程序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后自己負責進行讀寫，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的實現會負責把數據從內核拷貝到用戶空間。

三，select流程

1, 拿到所有需要輪詢的文件描述符fd，從用戶空間拷貝到內核空間。

2, 注冊回調函數。

3, 遍歷所有的fd。

4, 調用poll,返回是否讀寫就緒的mask掩碼。

5，遍歷結束，進入睡眠（超時重新喚起遍歷或者回調epoll喚起）。

6,繼續遍歷，從3開始。

7，結束，將所有fd重新拷貝回用戶空間。

select的幾大缺點：

（1）每次調用select，都需要把fd集合從用戶態拷貝到內核態，這個開銷在fd很多時會很大

（2）同時每次調用select都需要在內核遍歷傳遞進來的所有fd，這個開銷在fd很多時也很大

（3）select支持的文件描述符數量太小了，默認是1024

四，epoll的改進

首先在select里需要在每次調用select都會拷貝fd。epoll只拷貝一次。

原因是：

select和poll都只提供了一個函數——select或者poll函數。而epoll提供了三個函數，epoll_create, epoll_ctl 和epoll_wait，epoll_create是創建一個epoll句柄；epoll_ctl是注冊要監聽的事件類型；epoll_wait則是等待事件的產生，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拷貝進內核，而不是在epoll_wait的時候重復拷貝。epoll保證了每個fd在整個過程中只會拷貝一次

而且epoll的回調函數不是返回是否讀寫就緒，而是直接將就緒的fd拷貝加入一個就緒鏈表。所以epoll的遍歷喚醒時不用像select一樣再遍歷一遍fd集合，而只需要看一下就緒鏈表是否為空，如果不為空進行讀寫即可。

還有select有fd的支持數量只有1024，而epoll無限制，只被系統內存限制，測試中1G內存可以支持10W左右。cat /proc/sys/fs/file-max可以查看。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的多路复用IO模型中的select和epoll的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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