IO多路复用基本概念：select，epoll（转）

原文：https://blog.csdn.net/weixin_45743893/article/details/122970342

 

io模型的概念：IO模型类型（转）

IO多路复用概念
IO多路复用是指内核一旦发现进程指定的一个或者多个IO条件准备读取，它就通知该进程。
其实就是在单个线程中通过记录跟踪每一个I/O流的状态来管理多个I/O流。

它们三的作用
提供一种IO复用的方式。即让单个进程可以监视多个文件描述符，一旦某个fd就绪（一般是读就绪或写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。

fd是什么？

• fd：文件描述符

文件描述符（file descriptor）是内核为了高效管理这些已经被打开的文件所创建的索引，其是一个非负整数（通常是小整数），用于指代被打开的文件，所有执行I/O操作的系统调用都通过文件描述符来实现。

 

select
select基于fd_set结构体（一个long类型数组），数组内的每一个元素都与一个fd相关联。select是基于遍历来查找fd事件的，所以时间复杂度为O(n)。

select在监听过程中，每次需要把fd列表从用户态(用户空间？)拷贝到内核态，然后再遍历所有fd，判断有无读写事件发生（这个流程每次调用select都要进行）。这也导致select在监听IO数量较多的情况下，性能开销极大（poll也有这个缺点）

为了减少数据拷贝带来的性能损坏，所以内核对单个进程可监视的fd数量做了限制。

水平触发：如果用户程序没有处理select所报告的fd，则下一次select时会继续报告此fd。

（select的应用举例：如何设置socket的Connect超时(socket默认超时)(转)   这个例子里的fd列表里只有一个fd）

 

poll
poll与select的机制基本一致。由于poll是基于链表存储fd关联的，所以poll没有最大连接数限制。poll也是基于遍历来查找fd事件的，时间复杂度也是O(n)。

水平触发：如果用户程序没有处理poll所报告的fd，则下一次poll时会继续报告此fd。

poll的缺点：

和select一样，每次都把全部fd拷贝进内核态，再从中遍历查找有新事件的fd，性能开销大。

epoll
epoll底层是基于哈希表和回调函数的，所以时间复杂度为O(1)。

epoll有两种模式，LT和ET，LT是默认的模式，ET是高速模式。

• LT模式（水平触发）：epoll_wait检测到某fd事件就绪并通知用户程序时，如果用户程序不处理该事件，则每次epoll_wait都会返回这个fd事件，不断提醒用户程序去操作。
• ET模式（边缘触发）：当一个fd里有新的数据变化时，epoll只会向用户程序返回一次报告，直到下次再有新的数据流入之后，才会再次返回报告，无论fd中是否还有数据可读。

epoll的优点：

不会像select或poll那样因为打开的fd过多而影响性能。
没有最大并发限制连接限制。
epoll在监听到fd变化后不必像select或poll那样返回整个fd列表来进行遍历查找，而是只将产生变化的fd（即活跃的fd）放入一个列表中，调用callback函数返回。
使用了mmap技术，利用mmap()文件映射内存加速与内核空间的消息传递。
epoll存在的问题：

当活跃连接数过多时可能会有性能问题。
epoll机制需要很多回调函数，在连接数较少的情况下，性能可能不如select和poll。