select,poll,epoll 「爱情、让人受尽委屈。」 2022-08-10 03:45 170阅读 0赞 select,poll,epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就通过一种机制,可以监视多个描述符,一旦某个描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),能够通知程序进行相应的读写操作。但select,poll,epoll本质上都是同步I/O,因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写,也就是说这个读写过程是阻塞的,而异步I/O则无需自己负责进行读写,异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。关于这三种IO多路复用的用法,前面三篇总结写的很清楚,并用服务器回射echo程序进行了测试。连接如下所示: select:[http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2013/08/14/3258674.html][http_www.cnblogs.com_Anker_archive_2013_08_14_3258674.html] poll:[http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2013/08/15/3261006.html][http_www.cnblogs.com_Anker_archive_2013_08_15_3261006.html] epoll:[http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2013/08/17/3263780.html][http_www.cnblogs.com_Anker_archive_2013_08_17_3263780.html] 今天对这三种IO多路复用进行对比,参考网上和书上面的资料,整理如下: 1、select实现 select的调用过程如下所示: ![17201205-8ac47f1f1fcd4773bd4edd947c0bb1f4.png][] (1)使用copy\_from\_user从用户空间拷贝fd\_set到内核空间 (2)注册回调函数\_\_pollwait (3)遍历所有fd,调用其对应的poll方法(对于socket,这个poll方法是sock\_poll,sock\_poll根据情况会调用到tcp\_poll,udp\_poll或者datagram\_poll) (4)以tcp\_poll为例,其核心实现就是\_\_pollwait,也就是上面注册的回调函数。 (5)\_\_pollwait的主要工作就是把current(当前进程)挂到设备的等待队列中,不同的设备有不同的等待队列,对于tcp\_poll来说,其等待队列是sk->sk\_sleep(注意把进程挂到等待队列中并不代表进程已经睡眠了)。在设备收到一条消息(网络设备)或填写完文件数据(磁盘设备)后,会唤醒设备等待队列上睡眠的进程,这时current便被唤醒了。 (6)poll方法返回时会返回一个描述读写操作是否就绪的mask掩码,根据这个mask掩码给fd\_set赋值。 (7)如果遍历完所有的fd,还没有返回一个可读写的mask掩码,则会调用schedule\_timeout是调用select的进程(也就是current)进入睡眠。当设备驱动发生自身资源可读写后,会唤醒其等待队列上睡眠的进程。如果超过一定的超时时间(schedule\_timeout指定),还是没人唤醒,则调用select的进程会重新被唤醒获得CPU,进而重新遍历fd,判断有没有就绪的fd。 (8)把fd\_set从内核空间拷贝到用户空间。 总结: select的几大缺点: (1)每次调用select,都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时会很大 (2)同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd,这个开销在fd很多时也很大 (3)select支持的文件描述符数量太小了,默认是1024 2 poll实现 poll的实现和select非常相似,只是描述fd集合的方式不同,poll使用pollfd结构而不是select的fd\_set结构,其他的都差不多。 关于select和poll的实现分析,可以参考下面几篇博文: [http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568964\#comments][http_blog.csdn.net_lizhiguo0532_article_details_6568964_comments] [http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568968][http_blog.csdn.net_lizhiguo0532_article_details_6568968] [http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568969][http_blog.csdn.net_lizhiguo0532_article_details_6568969] [http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-edntwk/index.html?ca=drs-][http_www.ibm.com_developerworks_cn_linux_l-cn-edntwk_index.html_ca_drs-] [http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2009/05/03/1109887.shtml][http_linux.chinaunix.net_techdoc_net_2009_05_03_1109887.shtml] 3、epoll epoll既然是对select和poll的改进,就应该能避免上述的三个缺点。那epoll都是怎么解决的呢?在此之前,我们先看一下epoll和select和poll的调用接口上的不同,select和poll都只提供了一个函数——select或者poll函数。而epoll提供了三个函数,epoll\_create,epoll\_ctl和epoll\_wait,epoll\_create是创建一个epoll句柄;epoll\_ctl是注册要监听的事件类型;epoll\_wait则是等待事件的产生。 对于第一个缺点,epoll的解决方案在epoll\_ctl函数中。每次注册新的事件到epoll句柄中时(在epoll\_ctl中指定EPOLL\_CTL\_ADD),会把所有的fd拷贝进内核,而不是在epoll\_wait的时候重复拷贝。epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。 对于第二个缺点,epoll的解决方案不像select或poll一样每次都把current轮流加入fd对应的设备等待队列中,而只在epoll\_ctl时把current挂一遍(这一遍必不可少)并为每个fd指定一个回调函数,当设备就绪,唤醒等待队列上的等待者时,就会调用这个回调函数,而这个回调函数会把就绪的fd加入一个就绪链表)。epoll\_wait的工作实际上就是在这个就绪链表中查看有没有就绪的fd(利用schedule\_timeout()实现睡一会,判断一会的效果,和select实现中的第7步是类似的)。 对于第三个缺点,epoll没有这个限制,它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。 总结: (1)select,poll实现需要自己不断轮询所有fd集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll\_wait不断轮询就绪链表,期间也可能多次睡眠和唤醒交替,但是它是设备就绪时,调用回调函数,把就绪fd放入就绪链表中,并唤醒在epoll\_wait中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替,但是select和poll在“醒着”的时候要遍历整个fd集合,而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来的性能提升。 (2)select,poll每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次,并且要把current往设备等待队列中挂一次,而epoll只要一次拷贝,而且把current往等待队列上挂也只挂一次(在epoll\_wait的开始,注意这里的等待队列并不是设备等待队列,只是一个epoll内部定义的等待队列)。这也能节省不少的开销。 参考资料: [http://www.cnblogs.com/apprentice89/archive/2013/05/09/3070051.html][http_www.cnblogs.com_apprentice89_archive_2013_05_09_3070051.html] [http://www.linuxidc.com/Linux/2012-05/59873p3.htm][http_www.linuxidc.com_Linux_2012-05_59873p3.htm] [http://xingyunbaijunwei.blog.163.com/blog/static/76538067201241685556302/][http_xingyunbaijunwei.blog.163.com_blog_static_76538067201241685556302] [http://blog.csdn.net/kkxgx/article/details/7717125][http_blog.csdn.net_kkxgx_article_details_7717125] [https://banu.com/blog/2/how-to-use-epoll-a-complete-example-in-c/epoll-example.c][https_banu.com_blog_2_how-to-use-epoll-a-complete-example-in-c_epoll-example.c] [http_www.cnblogs.com_Anker_archive_2013_08_14_3258674.html]: http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2013/08/14/3258674.html [http_www.cnblogs.com_Anker_archive_2013_08_15_3261006.html]: http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2013/08/15/3261006.html [http_www.cnblogs.com_Anker_archive_2013_08_17_3263780.html]: http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2013/08/17/3263780.html [17201205-8ac47f1f1fcd4773bd4edd947c0bb1f4.png]: /images/20220731/a59fcec44e8a49ff8f876645fc29e4ff.png [http_blog.csdn.net_lizhiguo0532_article_details_6568964_comments]: http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568964#comments [http_blog.csdn.net_lizhiguo0532_article_details_6568968]: http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568968 [http_blog.csdn.net_lizhiguo0532_article_details_6568969]: http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568969 [http_www.ibm.com_developerworks_cn_linux_l-cn-edntwk_index.html_ca_drs-]: http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-edntwk/index.html?ca=drs- [http_linux.chinaunix.net_techdoc_net_2009_05_03_1109887.shtml]: http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2009/05/03/1109887.shtml [http_www.cnblogs.com_apprentice89_archive_2013_05_09_3070051.html]: http://www.cnblogs.com/apprentice89/archive/2013/05/09/3070051.html [http_www.linuxidc.com_Linux_2012-05_59873p3.htm]: http://www.linuxidc.com/Linux/2012-05/59873p3.htm [http_xingyunbaijunwei.blog.163.com_blog_static_76538067201241685556302]: http://xingyunbaijunwei.blog.163.com/blog/static/76538067201241685556302/ [http_blog.csdn.net_kkxgx_article_details_7717125]: http://blog.csdn.net/kkxgx/article/details/7717125 [https_banu.com_blog_2_how-to-use-epoll-a-complete-example-in-c_epoll-example.c]: https://banu.com/blog/2/how-to-use-epoll-a-complete-example-in-c/epoll-example.c
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