I/O 多路复用之 Select & Epoll

本文将简要介绍 select 、epoll 接口，并从接口的设计、调用方式分析两者的差异，最后总结两者功能的差异。当然，为什么么会有这些差异还得去研究相关接口的内核实现细节。

1. Select

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int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

select 函数监视的文件描述符分3类，分别是writefds、readfds、和exceptfds。调用后select函数会阻塞，直到有描述副就绪（有数据 可读、可写、或者有except），或者超时（timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可），函数返回。当select函数返回后，可以 通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。

select目前几乎在所有的平台上支持，其良好跨平台支持也是它的一个优点。select的一 个缺点在于单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制，在Linux上一般为1024，可以通过修改宏定义甚至重新编译内核的方式提升这一限制，但 是这样也会造成效率的降低。

2. Epoll

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epoll 使用起来也很清晰，

1. 首先调用 epoll_create 建立一个epoll 对象，返回文件 fd
2. epoll_ctl 可以操作上面建立的 epoll 对象进行，增添需要被监听新建立的 socket ，或从监听列表中删除某个 socket
3. 向 epoll_wait 函数传递一个 struct epoll_event 结构参数，当在监控的所有句柄中有事件发生时，就返回数据已经准备就绪的 socket 文件描述符的数量
4. 利用返回得到的准备就绪socket 的 num （数量）轮询上面得到的 struct epoll_event， 根据描述符的类型和事件类型分别进行处理

从上面的调用方式就可以看到epoll比select/poll的优越之处：epoll 只对活跃的 socket 进行事件处理，并且通过 add、delete 的方式来增减 socket，省去了不必要的重复拷贝。

epoll_wait范围之后应该是一个循环，遍利所有的事件。

几乎所有的epoll程序都使用下面的框架：

for( ; ; )    {        nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500);        for(i=0;i<nfds;++i)        {            if(events[i].data.fd==listenfd) //有新的连接            {                connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); //accept这个连接                ev.data.fd=connfd;                ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev); //将新的fd添加到epoll的监听队列中            }            else if( events[i].events&EPOLLIN ) //接收到数据，读socket            {                n = read(sockfd, line, MAXLINE)) < 0    //读                ev.data.ptr = md;     //md为自定义类型，添加数据                ev.events=EPOLLOUT|EPOLLET;                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);//修改标识符，等待下一个循环时发送数据，异步处理的精髓            }            else if(events[i].events&EPOLLOUT) //有数据待发送，写socket            {                struct myepoll_data* md = (myepoll_data*)events[i].data.ptr;    //取数据                sockfd = md->fd;                send( sockfd, md->ptr, strlen((char*)md->ptr), 0 );        //发送数据                ev.data.fd=sockfd;                ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev); //修改标识符，等待下一个循环时接收数据            }            else            {                //其他的处理            }        }    }

3. Different

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从 select 的调用方式就可以看出，每次调用都要传递需要监控的所有 FD_SET ，这意味着需要将用户态的描述符集 copy 到内核。而且 select 只是在有事件发生时才被唤醒，并没有给出哪些文件描述符是准备就绪的，必须得通过一次 O(n) 的线性扫描。

所以 select 有如下几点缺陷：

1. 每次调用 select 都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态
2. 拷贝结束后 select 都需要在内核遍历传递进来的所有fd
3. select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024

epoll 能解决上面三点缺陷

1. 省去不必要的重复拷贝：epoll 通过内核与用户空间mmap同一块内存，保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次
2. 效率：epoll 只会对”活跃”的socket进行操作—这是因为在内核中 epoll 是根据每个fd上面的 callback 函数实现的。只有”活跃”的socket才会主动的去调用 callback函数，其他idle状态socket则不会
3. epoll 没有最大文件符限制，它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目

4. Reference

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Linux IO模式及 select、poll、epoll详解

IO多路复用之epoll总结

epoll 详解