select、poll 和epoll区别
阻塞 I/O(blocking IO)
当用户进程调用了recvfrom这个系统调用,kernel就开始了IO的第一个阶段:准备数据(对于网络IO来说,很多时候数据在一开始还没有到达。比如,还没有收到一个完整的UDP包。这个时候kernel就要等待足够的数据到来)。这个过程需要等待,也就是说数据被拷贝到操作系统内核的缓冲区中是需要一个过程的。而在用户进程这边,整个进程会被阻塞(当然,是进程自己选择的阻塞)。当kernel一直等到数据准备好了,它就会将数据从kernel中拷贝到用户内存,然后kernel返回结果,用户进程才解除block的状态,重新运行起来。
所以,blocking IO的特点就是在IO执行的两个阶段都被block了。
非阻塞 I/O(nonblocking IO)
当用户进程发出read操作时,如果kernel中的数据还没有准备好,那么它并不会block用户进程,而是立刻返回一个error。从用户进程角度讲 ,它发起一个read操作后,并不需要等待,而是马上就得到了一个结果。用户进程判断结果是一个error时,它就知道数据还没有准备好,于是它可以再次发送read操作。一旦kernel中的数据准备好了,并且又再次收到了用户进程的system call,那么它马上就将数据拷贝到了用户内存,然后返回。
所以,nonblocking IO的特点是用户进程需要不断的主动询问kernel数据好了没有。
异步 I/O(asynchronous IO)
用户进程发起read操作之后,立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面,从kernel的角度,当它受到一个asynchronous read之后,首先它会立刻返回,所以不会对用户进程产生任何block。然后,kernel会等待数据准备完成,然后将数据拷贝到用户内存,当这一切都完成之后,kernel会给用户进程发送一个signal,告诉它read操作完成了。
I/O 多路复用( IO multiplexing)
select
select的工作流程:
单个进程就可以同时处理多个网络连接的io请求(同时阻塞多个io操作)。基本原理就是程序呼叫select,然后整个程序就阻塞了,这时候,kernel就会轮询检查所有select负责的fd,当找到一个client中的数据准备好了,select就会返回,这个时候程序就会系统调用,将数据从kernel复制到进程缓冲区。
Poll介绍
poll的原理与select非常相似,差别如下:
描述fd集合的方式不同,poll使用 pollfd 结构而不是select结构fd_set结构,所以poll是链式的,没有最大连接数的限制
epoll
select 和 poll 都是主動輪詢機制,需要拜訪每一個 FD;
epoll是被动触发方式,给fd注册了相应事件的时候,我们为每一个fd指定了一个回调函数,当数据准备好之后,就会把就绪的fd加入一个就绪的队列中,epoll_wait的工作方式实际上就是在这个就绪队列中查看有没有就绪的fd,如果有,就唤醒就绪队列上的等待者,然后调用回调函数。
虽然epoll。poll。epoll都需要查看是否有fd就绪,但是epoll之所以是被动触发,就在于它只要去查找就绪队列中有没有fd,就绪的fd是主动加到队列中,epoll不需要一个个轮询确认。
换一句话讲,就是select和poll只能通知有fd已经就绪了,但不能知道究竟是哪个fd就绪,所以select和poll就要去主动轮询一遍找到就绪的fd。而epoll则是不但可以知道有fd可以就绪,而且还具体可以知道就绪fd的编号,所以直接找到就可以,不用轮询。