linux网络编程系列-select和epoll的区别

select和epoll属于I/O多路复用模型，用于持续监听多个socket，获取其IO事件。

select（轮询）

该模型轮询各socket，不管socket是否活跃，随着socket数的增加，性能逐渐下降。

 

#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
int select (int maxfdpl, fd_set* readset, fd_set* writeset, fd_set* exceptset, const struct timeval* timeout)

调用时轮询一次所有描述字，超时时再轮询一次。如果没有描述字准备好，则返回0；中途错误返回-1；有描述字准备好，则将其对应位置为1，其他描述字置为0，返回准备好的描述字个数。

fd_set:整数数组，每个数中的每一位对应一个描述字，其具体大小有内核的FD_SETSIZE决定，默认值为1024。

void FD_ZERO(fd_set* fdset): clear all bits in fdset
void FD_SET(int fd, fd_set* fdset):turn on the bit for fd in fdset
void FD_CLR(int fd, fd_set* fdset):turn off the bit for fd in fdset
int FD_ISSET(int fd, fd_set* fdset):is the bit for fd on in fdset

 

epoll（触发）

epoll采用了中断注册回调的方式，socket IO就绪时发出中断，然后将socket加入就绪队列。由三个系统调用：epoll_create，epoll_ctl，epoll_wait。

能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率：它会复用文件描述符集合来传递结果，不需要每次等待事件之前都重新准备要被侦听的文件描述符集合；获取事件的时候，它无须遍历整个被侦听的描述符集，只要遍历那些被内核IO事件异步唤醒而加入Ready队列的描述符集合。

select/epoll都需要在内核和用户空间之间复制数据，epoll使用了内存映射(mmap)技术，将内核和用户空间指向同一块内存。

系列函数：

创建函数

创建一个epoll句柄，size-监听套接字的数。当创建好epoll句柄后，会占用一个fd值，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。

 

#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size)

 

事件注册函数

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)

第一个参数是epoll_create()的返回值；
第二个参数表示动作，用三个宏来表示：
EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中，
EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件，
EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；
第三个参数是需要监听的fd；
第四个参数是告诉内核监听事件，struct epoll_event结构如下：

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 */ 
};

events可以是以下几个宏的集合：
EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。ET只有新事件到来时，epoll_wait才能获得通知，即使缓冲区中还有数据，epoll_wait也无法再获得改描述符的事件；LT只要对应的缓冲区中还有数据，epoll_wait就可以获得该描述符对应的事件。
EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里

使用如下：

 

struct epoll_event ev; 
ev.data.fd=listenfd;
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; 
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev); 

等待函数

 

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)

等待事件的产生，参数events用来从内核得到事件集合。maxevents告之内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1永久阻塞）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。
注意：某fd上发生事件后，其事件类型会被清空，所以如果下一个循环还要关注这个socket fd的话，则需要用epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,listenfd,&ev)来重新设置socket fd的事件类型。这时不用EPOLL_CTL_ADD,因为socket fd并未清空，只是事件类型清空。这一步非常重要。

实例

 

 struct epoll_event ev, *events;

 for(;;) {
     nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);

     for(n = 0; n < nfds; ++n) {
        if(events[n].data.fd == listener) {
           client = accept(listener, (struct sockaddr *) &local,
                           &addrlen);
           if(client < 0){
              perror("accept");
              continue;
           }
           setnonblocking(client);
           ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
           ev.data.fd = client;
           if (epoll_ctl(kdpfd, EPOLL_CTL_ADD, client, &ev) < 0) {
               fprintf(stderr, "epoll set insertion error: fd=%d\n",
                        client);
                return -1;
           }
        } else {
           do_use_fd(events[n].data.fd);
        }
     }
}

对比：
select - 如果同时建立很多连接，但只有少数事件发生，这种轮询会造成效率很低；频繁从内核拷贝、复制描述字；监听描述字受限于内核的FD_SETSIZE；
epoll - 这种回调触发式操作会保证效率；不需要频繁的拷贝；监听描述字没有限止，只与系统资源有关；epoll返回时已经明确的知道哪个sokcet fd发生了事件，不用再一个个比对。