Unix/Linux编程：select、poll、epoll之间的区别

待我称王封你为后i 2022-09-09 02:14 133阅读 0赞

# IO多路复用 #

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。

epoll跟select都能提供多路I/O复用的解决方案。在现在的Linux内核里有都能够支持，其中epoll是Linux所特有，而select则应该是POSIX所规定，一般操作系统均有实现

## select ##

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，即能够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进行扫描是是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低

当套接字比较多的时候，每次select()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是复制开销大

## poll ##

poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态，如果设备就绪则在设备等待队列中加入一项并继续遍历，如果遍历完所有fd后没有发现就绪设备，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时，被唤醒后它又要再次遍历fd。这个过程经历了多次无谓的遍历。

**它没有最大连接数的限制**，原因是它是基于链表来存储的，但是同样有一个缺点：

*  大量的fd的数组被整体复制与用户态和内核地址空间之间，而不管这样的复制是不是有意义
 *  poll还有一个特点是“水平触发”，如果报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd

## epoll ##

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

*  LT模式下，只要这个fd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
 *  在ET（边缘触发）模式中，它只会提示一次，直到下次再有数据流入之前都不会再提示了，无 论fd中是否还有数据可读

所以在ET模式下，read一个fd的时候一定要把它的buffer读光，也就是说一直读到read的返回值小于请求值，或者 遇到EAGAIN错误。

> epoll API即支持水平触发也支持边缘触发。与之相反，select()和 poll()只支持水平触发，而信号驱动 I/O 只支持边缘触发

还有一个特点是，epoll使用“事件”的就绪通知方式，通过epoll\_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll\_wait便可以收到通知。

epoll的优点：

*  1、没有最大并发连接的限制，能打开的FD的上限远大于1024（1G的内存上能监听约10万个端口）；
 *  2、效率提升，不是轮询的方式，不会随着FD数目的增加效率下降。只有活跃可用的FD才会调用callback函数；  
    即Epoll最大的优点就在于它只管你“活跃”的连接，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中，Epoll的效率就会远远高于select和poll。
 *  3、 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；即epoll使用mmap减少复制开销。

# 区别 #

## 时间复杂度 ##

> select==>时间复杂度O(n)

它仅仅知道了，由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)，我们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)的无差别复杂度**，同时处理的流越多，无差别轮询时间就越长

> poll==》时间复杂度O(n)

poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态，**但是它没有最大连接数的限制**，原因是它是基于链表来存储的

> epoll==》时间复杂度O(1)

不同于忙轮询和无差别轮询，epoll会把哪个流发生了怎样的通知我们。所以我们说epoll实际上是事件驱动（每个事件关联上fd）的，此时我们对这些流的操作都是有意义的。（复杂度降低到了O(1)）

## 支持一个进程所能打开的最大连接数 ##

> select

单个进程所能打开的最大连接数有FD\_SETSIZE宏定义，其大小是32个整数的大小（在32位的机器上，大小就是3232，同理64位机器上FD\_SETSIZE为3264），当然我们可以对进行修改，然后重新编译内核，但是性能可能会受到影响，这需要进一步的测试。

> poll