多路复用 IO 模型中的函数 | 计算机基础

多路复用 IO 模型中的函数介绍。

select

它仅仅知道了，有 IO 事件发生了，却并不知道是哪几个流（可能有一个，多个，甚至全部），所以只能无差别轮询所有流，找出能读出数据，或者写入数据的流，对他们进行操作。所以 select 具有O(n) 的无差别轮询复杂度，同时处理的流越多，无差别轮询时间就越长。

select 本质上是通过设置或者检查存放 fd 标志位的数据结构来进行下一步处理。这样所带来的缺点是：

• 单个进程可监视的 fd 数量被限制，即能监听端口的大小有限。一般来说这个数目和系统内存关系很大，具体数目可以使用 cat /proc/sys/fs/file-max 察看。32 位机默认是 1024 个。64 位机默认是 2048.
• 对socket进行扫描时是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低。当套接字比较多的时候，每次都要通过遍历 FD_SETSIZE 个socket 来完成调度,不管哪个 socket 是活跃的，都遍历一遍。这会浪费很多 CPU 时间。如果能给套接字注册某个回调函数，当他们活跃时，自动完成相关操作，那就避免了轮询，这正是 epoll 与 kqueue 做的。
• 需要维护一个用来存放大量 fd 的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大。
• select 的触发方式是水平触发，应用程序如果没有还完成对一个已经就绪的文件描述符的 IO 操作，那么下次 select 调用还会将这个文件描述符通知进程。

poll

与 select 相比，poll 使用链表保存文件描述符，因此没有了监视文件数量的限制，但是其他三个缺点依然存在。

epoll

上面所说的 select 缺点在 epoll 上不复存在，epoll 使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关心的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的 copy 只需一次。epoll 是事件触发的，不是轮询查询的。没有最大的并发连接限制，内存拷贝，利用 mmap() 文件映射内存加速与内核空间的消息传递。

epoll 有 LT 和 ET 两种触发模式，LT 是默认的模式，ET 是“高速”模式。

• LT（水平触发）：只要这个文件描述符还有数据可读，每次 epoll_wait 都会返回它的事件，提醒用户程序去操作。
• ET（边缘触发）：在它检测到有 IO 事件时，通过 epoll_wait 调用会得到有事件通知的文件描述符，对于每一个被通知的文件描述符，如可读，则必须将该文件描述符一直读到空，让 errno 返回 EAGAIN 为止，否则下次的 epoll_wait 不会返回余下的数据，会丢掉事件。如果ET模式不是非阻塞的，那这个一直读或一直写势必会在最后一次阻塞。