(1)select==>時(shí)間復(fù)雜度O(n)

它僅僅知道了，有I/O事件發(fā)生了，卻并不知道是哪那幾個(gè)流(可能有一個(gè)，多個(gè)，甚至全部)，我們只能無差別輪詢所有流，找出能讀出數(shù)據(jù)，或者寫入數(shù)據(jù)的流，對(duì)他們進(jìn)行操作。所以select具有O(n)的無差別輪詢復(fù)雜度，同時(shí)處理的流越多，無差別輪詢時(shí)間就越長(zhǎng)。

(2)poll==>時(shí)間復(fù)雜度O(n)

poll本質(zhì)上和select沒有區(qū)別，它將用戶傳入的數(shù)組拷貝到內(nèi)核空間，然后查詢每個(gè)fd對(duì)應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)， 但是它沒有最大連接數(shù)的限制，原因是它是基于鏈表來存儲(chǔ)的.

(3)epoll==>時(shí)間復(fù)雜度O(1)

epoll可以理解為event poll，不同于忙輪詢和無差別輪詢，epoll會(huì)把哪個(gè)流發(fā)生了怎樣的I/O事件通知我們。所以我們說epoll實(shí)際上是事件驅(qū)動(dòng)(每個(gè)事件關(guān)聯(lián)上fd)的，此時(shí)我們對(duì)這些流的操作都是有意義的。(復(fù)雜度降低到了O(1))

select，poll，epoll都是IO多路復(fù)用的機(jī)制。I/O多路復(fù)用就通過一種機(jī)制，可以監(jiān)視多個(gè)描述符，一旦某個(gè)描述符就緒(一般是讀就緒或者寫就緒)，能夠通知程序進(jìn)行相應(yīng)的讀寫操作。但select，poll，epoll本質(zhì)上都是同步I/O，因?yàn)樗麄兌夹枰谧x寫事件就緒后自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫，也就是說這個(gè)讀寫過程是阻塞的，而異步I/O則無需自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫，異步I/O的實(shí)現(xiàn)會(huì)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到用戶空間。

epoll跟select都能提供多路I/O復(fù)用的解決方案。在現(xiàn)在的Linux內(nèi)核里有都能夠支持，其中epoll是Linux所特有，而select則應(yīng)該是POSIX所規(guī)定，一般操作系統(tǒng)均有實(shí)現(xiàn)

select：

select本質(zhì)上是通過設(shè)置或者檢查存放fd標(biāo)志位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行下一步處理。這樣所帶來的缺點(diǎn)是：

1、 單個(gè)進(jìn)程可監(jiān)視的fd數(shù)量被限制，即能監(jiān)聽端口的大小有限。

一般來說這個(gè)數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大，具體數(shù)目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位機(jī)默認(rèn)是1024個(gè)。64位機(jī)默認(rèn)是2048.

2、 對(duì)socket進(jìn)行掃描時(shí)是線性掃描，即采用輪詢的方法，效率較低：

當(dāng)套接字比較多的時(shí)候，每次select()都要通過遍歷FD_SETSIZE個(gè)Socket來完成調(diào)度,不管哪個(gè)Socket是活躍的,都遍歷一遍。這會(huì)浪費(fèi)很多CPU時(shí)間。如果能給套接字注冊(cè)某個(gè)回調(diào)函數(shù)，當(dāng)他們活躍時(shí)，自動(dòng)完成相關(guān)操作，那就避免了輪詢，這正是epoll與kqueue做的。

3、需要維護(hù)一個(gè)用來存放大量fd的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣會(huì)使得用戶空間和內(nèi)核空間在傳遞該結(jié)構(gòu)時(shí)復(fù)制開銷大

poll：

poll本質(zhì)上和select沒有區(qū)別，它將用戶傳入的數(shù)組拷貝到內(nèi)核空間，然后查詢每個(gè)fd對(duì)應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備就緒則在設(shè)備等待隊(duì)列中加入一項(xiàng)并繼續(xù)遍歷，如果遍歷完所有fd后沒有發(fā)現(xiàn)就緒設(shè)備，則掛起當(dāng)前進(jìn)程，直到設(shè)備就緒或者主動(dòng)超時(shí)，被喚醒后它又要再次遍歷fd。這個(gè)過程經(jīng)歷了多次無謂的遍歷。

它沒有最大連接數(shù)的限制，原因是它是基于鏈表來存儲(chǔ)的，但是同樣有一個(gè)缺點(diǎn)：

• 大量的fd的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶態(tài)和內(nèi)核地址空間之間，而不管這樣的復(fù)制是不是有意義。

• poll還有一個(gè)特點(diǎn)是“水平觸發(fā)”，如果報(bào)告了fd后，沒有被處理，那么下次poll時(shí)會(huì)再次報(bào)告該fd。

epoll:

epoll有EPOLLLT和EPOLLET兩種觸發(fā)模式，LT是默認(rèn)的模式，ET是“高速”模式。LT模式下，只要這個(gè)fd還有數(shù)據(jù)可讀，每次 epoll_wait都會(huì)返回它的事件，提醒用戶程序去操作，而在ET(邊緣觸發(fā))模式中，它只會(huì)提示一次，直到下次再有數(shù)據(jù)流入之前都不會(huì)再提示了，無 論fd中是否還有數(shù)據(jù)可讀。

所以在ET模式下，read一個(gè)fd的時(shí)候一定要把它的buffer讀光，也就是說一直讀到read的返回值小于請(qǐng)求值，或者 遇到EAGAIN錯(cuò)誤。還有一個(gè)特點(diǎn)是，epoll使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl注冊(cè)fd，一旦該fd就緒，內(nèi)核就會(huì)采用類似callback的回調(diào)機(jī)制來激活該fd，epoll_wait便可以收到通知。

epoll為什么要有EPOLLET觸發(fā)模式？

如果采用EPOLLLT模式的話，系統(tǒng)中一旦有大量你不需要讀寫的就緒文件描述符，它們每次調(diào)用epoll_wait都會(huì)返回，這樣會(huì)大大降低處理程序檢索自己關(guān)心的就緒文件描述符的效率.。而采用EPOLLET這種邊沿觸發(fā)模式的話，當(dāng)被監(jiān)控的文件描述符上有可讀寫事件發(fā)生時(shí)，epoll_wait()會(huì)通知處理程序去讀寫。

如果這次沒有把數(shù)據(jù)全部讀寫完(如讀寫緩沖區(qū)太小)，那么下次調(diào)用epoll_wait()時(shí)，它不會(huì)通知你，也就是它只會(huì)通知你一次，直到該文件描述符上出現(xiàn)第二次可讀寫事件才會(huì)通知你！！！這種模式比水平觸發(fā)效率高，系統(tǒng)不會(huì)充斥大量你不關(guān)心的就緒文件描述符

epoll的優(yōu)點(diǎn)：

• 沒有最大并發(fā)連接的限制，能打開的FD的上限遠(yuǎn)大于1024(1G的內(nèi)存上能監(jiān)聽約10萬個(gè)端口)；
• 效率提升，不是輪詢的方式，不會(huì)隨著FD數(shù)目的增加效率下降。只有活躍可用的FD才會(huì)調(diào)用callback函數(shù)；即Epoll最大的優(yōu)點(diǎn)就在于它只管你“活躍”的連接，而跟連接總數(shù)無關(guān)，因此在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，Epoll的效率就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于select和poll。
• 內(nèi)存拷貝，利用mmap()文件映射內(nèi)存加速與內(nèi)核空間的消息傳遞；即epoll使用mmap減少?gòu)?fù)制開銷。

select、poll、epoll 區(qū)別總結(jié)：

1、支持一個(gè)進(jìn)程所能打開的最大連接數(shù)

select

單個(gè)進(jìn)程所能打開的最大連接數(shù)有FD_SETSIZE宏定義，其大小是32個(gè)整數(shù)的大小(在32位的機(jī)器上，大小就是3232，同理64位機(jī)器上FD_SETSIZE為3264)，當(dāng)然我們可以對(duì)進(jìn)行修改，然后重新編譯內(nèi)核，但是性能可能會(huì)受到影響，這需要進(jìn)一步的測(cè)試。

poll

poll本質(zhì)上和select沒有區(qū)別，但是它沒有最大連接數(shù)的限制，原因是它是基于鏈表來存儲(chǔ)的

epoll

雖然連接數(shù)有上限，但是很大，1G內(nèi)存的機(jī)器上可以打開10萬左右的連接，2G內(nèi)存的機(jī)器可以打開20萬左右的連接

2、FD劇增后帶來的IO效率問題

select

因?yàn)槊看握{(diào)用時(shí)都會(huì)對(duì)連接進(jìn)行線性遍歷，所以隨著FD的增加會(huì)造成遍歷速度慢的“線性下降性能問題”。

poll

同上

epoll

因?yàn)閑poll內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)是根據(jù)每個(gè)fd上的callback函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，只有活躍的socket才會(huì)主動(dòng)調(diào)用callback，所以在活躍socket較少的情況下，使用epoll沒有前面兩者的線性下降的性能問題，但是所有socket都很活躍的情況下，可能會(huì)有性能問題。

3、 消息傳遞方式

select

內(nèi)核需要將消息傳遞到用戶空間，都需要內(nèi)核拷貝動(dòng)作

poll

同上

epoll

epoll通過內(nèi)核和用戶空間共享一塊內(nèi)存來實(shí)現(xiàn)的。

往期：100期面試題匯總

總結(jié)：

綜上，在選擇select，poll，epoll時(shí)要根據(jù)具體的使用場(chǎng)合以及這三種方式的自身特點(diǎn)。

1、表面上看epoll的性能最好，但是在連接數(shù)少并且連接都十分活躍的情況下，select和poll的性能可能比epoll好，畢竟epoll的通知機(jī)制需要很多函數(shù)回調(diào)。

2、select低效是因?yàn)槊看嗡夹枰喸儭５托б彩窍鄬?duì)的，視情況而定，也可通過良好的設(shè)計(jì)改善

今天對(duì)這三種IO多路復(fù)用進(jìn)行對(duì)比，參考網(wǎng)上和書上面的資料，整理如下：

1、select實(shí)現(xiàn)

select的調(diào)用過程如下所示：

• 使用copy_from_user從用戶空間拷貝fd_set到內(nèi)核空間
• 注冊(cè)回調(diào)函數(shù)__pollwait
• 遍歷所有fd，調(diào)用其對(duì)應(yīng)的poll方法(對(duì)于socket，這個(gè)poll方法是sock_poll，sock_poll根據(jù)情況會(huì)調(diào)用到tcp_poll,udp_poll或者datagram_poll) -以tcp_poll為例，其核心實(shí)現(xiàn)就是__pollwait，也就是上面注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)。
• __pollwait的主要工作就是把current(當(dāng)前進(jìn)程)掛到設(shè)備的等待隊(duì)列中，不同的設(shè)備有不同的等待隊(duì)列，對(duì)于tcp_poll來說，其等待隊(duì)列是sk->sk_sleep(注意把進(jìn)程掛到等待隊(duì)列中并不代表進(jìn)程已經(jīng)睡眠了)。在設(shè)備收到一條消息(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)或填寫完文件數(shù)據(jù)(磁盤設(shè)備)后，會(huì)喚醒設(shè)備等待隊(duì)列上睡眠的進(jìn)程，這時(shí)current便被喚醒了。
• poll方法返回時(shí)會(huì)返回一個(gè)描述讀寫操作是否就緒的mask掩碼，根據(jù)這個(gè)mask掩碼給fd_set賦值。
• 如果遍歷完所有的fd，還沒有返回一個(gè)可讀寫的mask掩碼，則會(huì)調(diào)用schedule_timeout是調(diào)用select的進(jìn)程(也就是current)進(jìn)入睡眠。當(dāng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)發(fā)生自身資源可讀寫后，會(huì)喚醒其等待隊(duì)列上睡眠的進(jìn)程。如果超過一定的超時(shí)時(shí)間(schedule_timeout指定)，還是沒人喚醒，則調(diào)用select的進(jìn)程會(huì)重新被喚醒獲得CPU，進(jìn)而重新遍歷fd，判斷有沒有就緒的fd。
• 把fd_set從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間。

往期：100期面試題匯總

總結(jié)：

select的幾大缺點(diǎn)：

• 每次調(diào)用select，都需要把fd集合從用戶態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)，這個(gè)開銷在fd很多時(shí)會(huì)很大
• 同時(shí)每次調(diào)用select都需要在內(nèi)核遍歷傳遞進(jìn)來的所有fd，這個(gè)開銷在fd很多時(shí)也很大
• select支持的文件描述符數(shù)量太小了，默認(rèn)是1024

2、poll實(shí)現(xiàn)

poll的實(shí)現(xiàn)和select非常相似，只是描述fd集合的方式不同，poll使用pollfd結(jié)構(gòu)而不是select的fd_set結(jié)構(gòu)，其他的都差不多,管理多個(gè)描述符也是進(jìn)行輪詢，根據(jù)描述符的狀態(tài)進(jìn)行處理，但是poll沒有最大文件描述符數(shù)量的限制。

poll和select同樣存在一個(gè)缺點(diǎn)就是，包含大量文件描述符的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶態(tài)和內(nèi)核的地址空間之間，而不論這些文件描述符是否就緒，它的開銷隨著文件描述符數(shù)量的增加而線性增大。

3、epoll

epoll既然是對(duì)select和poll的改進(jìn)，就應(yīng)該能避免上述的三個(gè)缺點(diǎn)。那epoll都是怎么解決的呢？在此之前，我們先看一下epoll和select和poll的調(diào)用接口上的不同，select和poll都只提供了一個(gè)函數(shù)——select或者poll函數(shù)。

而epoll提供了三個(gè)函數(shù)，epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait，epoll_create是創(chuàng)建一個(gè)epoll句柄；epoll_ctl是注冊(cè)要監(jiān)聽的事件類型；epoll_wait則是等待事件的產(chǎn)生。

對(duì)于第一個(gè)缺點(diǎn)，epoll的解決方案在epoll_ctl函數(shù)中。每次注冊(cè)新的事件到epoll句柄中時(shí)(在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD)，會(huì)把所有的fd拷貝進(jìn)內(nèi)核，而不是在epoll_wait的時(shí)候重復(fù)拷貝。epoll保證了每個(gè)fd在整個(gè)過程中只會(huì)拷貝一次。

對(duì)于第二個(gè)缺點(diǎn)，epoll的解決方案不像select或poll一樣每次都把current輪流加入fd對(duì)應(yīng)的設(shè)備等待隊(duì)列中，而只在epoll_ctl時(shí)把current掛一遍(這一遍必不可少)并為每個(gè)fd指定一個(gè)回調(diào)函數(shù)，當(dāng)設(shè)備就緒，喚醒等待隊(duì)列上的等待者時(shí)，就會(huì)調(diào)用這個(gè)回調(diào)函數(shù)，而這個(gè)回調(diào)函數(shù)會(huì)把就緒的fd加入一個(gè)就緒鏈表)。epoll_wait的工作實(shí)際上就是在這個(gè)就緒鏈表中查看有沒有就緒的fd(利用schedule_timeout()實(shí)現(xiàn)睡一會(huì)，判斷一會(huì)的效果，和select實(shí)現(xiàn)中的第7步是類似的)。

對(duì)于第三個(gè)缺點(diǎn)，epoll沒有這個(gè)限制，它所支持的FD上限是最大可以打開文件的數(shù)目，這個(gè)數(shù)字一般遠(yuǎn)大于2048,舉個(gè)例子,在1GB內(nèi)存的機(jī)器上大約是10萬左右，具體數(shù)目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般來說這個(gè)數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大。

往期：100期面試題匯總

總結(jié)：

(1)select，poll實(shí)現(xiàn)需要自己不斷輪詢所有fd集合，直到設(shè)備就緒，期間可能要睡眠和喚醒多次交替。而epoll其實(shí)也需要調(diào)用epoll_wait不斷輪詢就緒鏈表，期間也可能多次睡眠和喚醒交替，但是它是設(shè)備就緒時(shí)，調(diào)用回調(diào)函數(shù)，把就緒fd放入就緒鏈表中，并喚醒在epoll_wait中進(jìn)入睡眠的進(jìn)程。

雖然都要睡眠和交替，但是select和poll在“醒著”的時(shí)候要遍歷整個(gè)fd集合，而epoll在“醒著”的時(shí)候只要判斷一下就緒鏈表是否為空就行了，這節(jié)省了大量的CPU時(shí)間。這就是回調(diào)機(jī)制帶來的性能提升。

(2)select，poll每次調(diào)用都要把fd集合從用戶態(tài)往內(nèi)核態(tài)拷貝一次，并且要把current往設(shè)備等待隊(duì)列中掛一次，而epoll只要一次拷貝，而且把current往等待隊(duì)列上掛也只掛一次(在epoll_wait的開始，注意這里的等待隊(duì)列并不是設(shè)備等待隊(duì)列，只是一個(gè)epoll內(nèi)部定義的等待隊(duì)列)。這也能節(jié)省不少的開銷。

參考

https://www.cnblogs.com/zhaodahai/p/6831456.html https://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/7011684.html

作者：至尊寶

cnblogs.com/aspirant/p/9166944.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的html select选择事件_一道搜狗面试题：IO多路复用中select、poll、epoll之间的区别...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。