## [同步 I/O 三種方式（select，poll，epoll）](id:)
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> **select，poll，epoll 都是 IO 多路復(fù)用的機(jī)制。**I/O 多路復(fù)用就是通過一種機(jī)制，一個(gè)進(jìn)程可以監(jiān)視多個(gè)描述符，一旦某個(gè)描述符就緒（一般是讀就緒或者寫就緒），能夠通知程序進(jìn)行相應(yīng)的讀寫操作。但 **select，poll，epoll 本質(zhì)上都是同步 I/O**，因?yàn)?*他們都需要在讀寫事件就緒后自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫**，也就是說**這個(gè)讀寫過程是阻塞的**，而**異步 I/O 則無需自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫，異步 I/O 的實(shí)現(xiàn)會(huì)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到用戶空間。**
## [select](id:)
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> **`int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);`**
> - select 函數(shù)監(jiān)視的文件描述符分3類，分別是 readfds、writefds、和 exceptfds。調(diào)用后 select 函數(shù)會(huì)阻塞，直到有描述副就緒（有數(shù)據(jù) 可讀、可寫、或者有 except），或者超時(shí)（timeout 指定等待時(shí)間，如果立即返回設(shè)為 null 即可），函數(shù)返回。當(dāng) select 函數(shù)返回后，可以 通過遍歷 fdset，來找到就緒的描述符。
> - select 目前幾乎在所有的平臺(tái)上支持，其良好跨平臺(tái)支持也是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。select 的一 個(gè)缺點(diǎn)在于單個(gè)進(jìn)程能夠監(jiān)視的文件描述符的數(shù)量存在最大限制，在 Linux 上一般為1024，可以通過修改宏定義甚至重新編譯內(nèi)核的方式提升這一限制，但是這樣也會(huì)造成效率的降低。
## [poll](id:)
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> **`int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);`**
> - 不同與 select 使用三個(gè)位圖來表示三個(gè) fdset 的方式，poll 使用一個(gè) pollfd 的指針實(shí)現(xiàn)。
> **`struct pollfd {`**
????**`int fd; /* file descriptor（文件描述符） */ `**
????**`short events; /* requested events to watch（請(qǐng)求監(jiān)視的事件） */ `**
????**`short revents; /* returned events witnessed（返回事件） */ `**
**`};`**
> - pollfd 結(jié)構(gòu)包含了要監(jiān)視的 event 和發(fā)生的 event，不再使用 select “參數(shù)-值”傳遞的方式。同時(shí)，pollfd 并沒有最大數(shù)量限制（但是數(shù)量過大后性能也是會(huì)下降）。和 select 函數(shù)一樣，poll 返回后，需要輪詢 pollfd 來獲取就緒的描述符。
> - 從上面看，select 和 poll 都需要在返回后，通過遍歷文件描述符來獲取已經(jīng)就緒的 socket。事實(shí)上，同時(shí)連接的大量客戶端在一時(shí)刻可能只有很少的處于就緒狀態(tài)，因此隨著監(jiān)視的描述符數(shù)量的增長，其效率也會(huì)線性下降。
## [epoll](id:)
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> **epoll 是在2.6內(nèi)核中提出的，是之前的 select 和 poll 的增強(qiáng)版本。相對(duì)于 select 和 poll 來說，epoll 更加靈活，沒有描述符限制。epoll 使用一個(gè)文件描述符管理多個(gè)描述符，將用戶關(guān)系的文件描述符的事件存放到內(nèi)核的一個(gè)事件表中，這樣在用戶空間和內(nèi)核空間的 copy 只需一次。**
**epoll操作過程需要三個(gè)接口，分別如下：**
> `1. int epoll_create(int size)；` **`//創(chuàng)建一個(gè)epoll的句柄，size用來告訴內(nèi)核這個(gè)監(jiān)聽的數(shù)目一共有多大`**
> **此處的 size 參數(shù)不同于 select() 中的第一個(gè)參數(shù)，給出最大監(jiān)聽的 fd+1 的值，參數(shù) size 并不是限制了 epoll 所能監(jiān)聽的描述符最大個(gè)數(shù)，只是對(duì)內(nèi)核初始分配內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一個(gè)建議。**
> 當(dāng)創(chuàng)建好 epoll 句柄后，它就會(huì)占用一個(gè) fd 值，在 linux 下如果查看 /proc/進(jìn)程id/fd/，是能夠看到這個(gè) fd 的，所以在使用完 epoll 后，必須調(diào)用 close() 關(guān)閉，否則可能導(dǎo)致 fd 被耗盡。
> `2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；`**`//對(duì)指定描述符fd執(zhí)行op操作`**
> `3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);` **`//等待epfd上的io事件，最多返回maxevents個(gè)事件`**
## [總結(jié)](id:)
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> 在 select/poll 中，進(jìn)程只有在調(diào)用一定的方法后，內(nèi)核才對(duì)所有監(jiān)視的文件描述符進(jìn)行掃描，而 epoll 事先通過 epoll_ctl() 來注冊一 個(gè)文件描述符，一旦基于某個(gè)文件描述符就緒時(shí)，內(nèi)核會(huì)采用類似 callback 的回調(diào)機(jī)制，迅速激活這個(gè)文件描述符，當(dāng)進(jìn)程調(diào)用 epoll_wait() 時(shí)便得到通知。**（此處去掉了遍歷文件描述符，而是通過監(jiān)聽回調(diào)的的機(jī)制。這正是epoll的魅力所在。）**
> epoll的優(yōu)點(diǎn)主要是一下幾個(gè)方面：
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> * **監(jiān)視的描述符數(shù)量不受限制，它所支持的 FD 上限是最大可以打開文件的數(shù)目**，這個(gè)數(shù)字一般遠(yuǎn)大于2048,舉個(gè)例子，在 1GB 內(nèi)存的機(jī)器上大約是10萬左 右，具體數(shù)目可以 cat /proc/sys/fs/file-max 察看，一般來說這個(gè)數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大。select 的最大缺點(diǎn)就是進(jìn)程打開的 fd 是有數(shù)量限制的。這對(duì) 于連接數(shù)量比較大的服務(wù)器來說根本不能滿足。雖然也可以選擇多進(jìn)程的解決方案（Apache 就是這樣實(shí)現(xiàn)的），不過雖然 linux 上面創(chuàng)建進(jìn)程的代價(jià)比較小，但仍舊是不可忽視的，加上進(jìn)程間數(shù)據(jù)同步遠(yuǎn)比不上線程間同步的高效，所以也不是一種完美的方案。
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> * **IO 的效率不會(huì)隨著監(jiān)視 fd 的數(shù)量的增長而下降**。epoll 不同于 select 和 poll 輪詢的方式，而是通過每個(gè) fd 定義的回調(diào)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。只有就緒的 fd 才會(huì)執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。
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> * `如果沒有大量的 idle -connection 或者 dead-connection，epoll 的效率并不會(huì)比 select/poll 高很多，但是當(dāng)遇到大量的 idle- connection，就會(huì)發(fā)現(xiàn) epoll 的效率大大高于 select/poll。`
