Select、Poll與Epoll比較

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1 Select、Poll與Epoll簡介

Select	select本質(zhì)上是通過設(shè)置或者檢查存放fd標(biāo)志位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行下一步處理。這樣所帶來的缺點(diǎn)是： 1 單個(gè)進(jìn)程可監(jiān)視的fd數(shù)量被限制 2 需要維護(hù)一個(gè)用來存放大量fd的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣會(huì)使得用戶空間和內(nèi)核空間在傳遞該結(jié)構(gòu)時(shí)復(fù)制開銷大 3 對socket進(jìn)行掃描時(shí)是線性掃描
Poll	poll本質(zhì)上和select沒有區(qū)別，它將用戶傳入的數(shù)組拷貝到內(nèi)核空間，然后查詢每個(gè)fd對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備就緒則在設(shè)備等待隊(duì)列中加入一項(xiàng)并繼續(xù)遍歷，如果遍歷完所有fd后沒有發(fā)現(xiàn)就緒設(shè)備，則掛起當(dāng)前進(jìn)程，直到設(shè)備就緒或者主動(dòng)超時(shí)，被喚醒后它又要再次遍歷fd。這個(gè)過程經(jīng)歷了多次無謂的遍歷。 它沒有最大連接數(shù)的限制，原因是它是基于鏈表來存儲(chǔ)的，但是同樣有一個(gè)缺點(diǎn)：大量的fd的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶態(tài)和內(nèi)核地址空間之間，而不管這樣的復(fù)制是不是有意義。 poll還有一個(gè)特點(diǎn)是“水平觸發(fā)”，如果報(bào)告了fd后，沒有被處理，那么下次poll時(shí)會(huì)再次報(bào)告該fd。
Epoll	epoll支持水平觸發(fā)和邊緣觸發(fā)，最大的特點(diǎn)在于邊緣觸發(fā)，它只告訴進(jìn)程哪些fd剛剛變?yōu)榫托钁B(tài)，并且只會(huì)通知一次。 在前面說到的復(fù)制問題上，epoll使用mmap減少復(fù)制開銷。 還有一個(gè)特點(diǎn)是，epoll使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl注冊fd，一旦該fd就緒，內(nèi)核就會(huì)采用類似callback的回調(diào)機(jī)制來激活該fd，epoll_wait便可以收到通知

注：水平觸發(fā)（level-triggered）——只要滿足條件，就觸發(fā)一個(gè)事件(只要有數(shù)據(jù)沒有被獲取，內(nèi)核就不斷通知你)；邊緣觸發(fā)（edge-triggered）——每當(dāng)狀態(tài)變化時(shí)，觸發(fā)一個(gè)事件。

2 Select、Poll與Epoll區(qū)別

	Select	Poll	Epoll
支持最大連接數(shù)	1024（x86） or 2048（x64）	無上限	無上限
IO效率	每次調(diào)用進(jìn)行線性遍歷，時(shí)間復(fù)雜度為O（N）	每次調(diào)用進(jìn)行線性遍歷，時(shí)間復(fù)雜度為O（N）	使用“事件”通知方式，每當(dāng)fd就緒，系統(tǒng)注冊的回調(diào)函數(shù)就會(huì)被調(diào)用，將就緒fd放到rdllist里面，這樣epoll_wait返回的時(shí)候我們就拿到了就緒的fd。時(shí)間發(fā)復(fù)雜度O（1）
fd拷貝	每次select都拷貝	每次poll都拷貝	調(diào)用epoll_ctl時(shí)拷貝進(jìn)內(nèi)核并由內(nèi)核保存，之后每次epoll_wait不拷貝

3 性能比較

由于博主并沒有提供測試的機(jī)器參數(shù)，以及測試程序代碼，所以這個(gè)性能測試只能夠算是一個(gè)補(bǔ)充吧，對于epoll在大量fd情況下優(yōu)勢的直觀展示。

表格左側(cè)是描述符集合的大小，右側(cè)分別表示1s對poll和epoll的調(diào)用次數(shù)，也就是性能瓶頸。

從上表可以看出當(dāng)fd數(shù)量較少的時(shí)候poll略優(yōu)于epoll，但是當(dāng)fd增大到某個(gè)閾值時(shí)，poll性能急劇下降。而epoll始終保持的穩(wěn)定的性能。

4 使用

當(dāng)同事需要保持很多的長連接，而且連接的開關(guān)很頻繁時(shí)，就能夠發(fā)揮epoll最大的優(yōu)勢了。這里與服務(wù)器模型其實(shí)已經(jīng)有些交集了。

同時(shí)需要保持很多的長連接，而且連接的開關(guān)很頻繁，最高效的模型是非阻塞、異步IO模型。而且不要用select/poll，這兩個(gè)API的有著O(N)的時(shí)間復(fù)雜度。在Linux用epoll，BSD用kqueue，Windows用IOCP，或者用libevent封裝的統(tǒng)一接口（對于不同平臺(tái)libevent實(shí)現(xiàn)時(shí)采用各個(gè)平臺(tái)特有的API），這些平臺(tái)特有的API時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。 然而在非阻塞，異步I/O模型下的編程是非常痛苦的。由于I/O操作不再阻塞，報(bào)文的解析需要小心翼翼，并且需要親自管理維護(hù)每個(gè)鏈接的狀態(tài)。并且為了充分利用CPU，還應(yīng)結(jié)合線程池，避免在輪詢線程中處理業(yè)務(wù)邏輯。

但這種模型的效率是極高的。以知名的http服務(wù)器nginx為例，可以輕松應(yīng)付上千萬的空連接+少量活動(dòng)鏈接，每個(gè)連接連接僅需要幾K的內(nèi)核緩沖區(qū)，想要應(yīng)付更多的空連接，只需簡單的增加內(nèi)存（數(shù)據(jù)來源為淘寶一位工程師的一次技術(shù)講座，并未實(shí)測）。這使得DDoS攻擊者的成本大大增加，這種模型攻擊者只能將服務(wù)器的帶寬全部占用，才能達(dá)到目的，而兩方的投入是不成比例的。

注：長連接——連接后始終不斷開，然后進(jìn)行報(bào)文發(fā)送和接受；短鏈接——每一次通訊都建立連接，通訊完成即斷開連接，下次通訊再建立連接。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的select,poll,epoll的归纳总结区分的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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