Linux中select poll和epoll的区别

yishen

在Linux Socket服务器端编程时，为了处理大量客户的连接请求，需要使用非阻塞I/O和复用，select、poll和epoll是Linux API提供的I/O复用方式，自从Linux 2.6中加入了epoll之后，在高性能服务器领域得到广泛的应用，现在比较出名的nginx就是使用epoll来实现I/O复用支持高并发，目前在高并发的场景下，nginx越来越收到欢迎。这里有个文章参考。Nginx成为全球Top1000网站最受欢迎的Web服务器。

据 w3techs 7月 3 日的统计数据表明，在全球 Top 1000 的网站中，有 34.9% 的网站在使用 Nginx，这使得 Nginx 超越了 Apache，成为了高流量网站最信任的 Web 服务器。下图是统计数据。

select:

下面是select的函数接口：

• 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。

poll：

• int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);  
  

不同与select使用三个位图来表示三个fdset的方式，poll使用一个 pollfd的指针实现。

• struct pollfd {  
• int fd; /* file descriptor */  
• short events; /* requested events to watch */  
• short revents; /* returned events witnessed */  
• };  
  

pollfd结构包含了要监视的event和发生的event，不再使用select“参数-值”传递的方式。同时，pollfd并没有最大数量限制（但是数量过大后性能也是会下降）。 和select函数一样，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符。

从上面看，select和poll都需要在返回后，通过遍历文件描述符来获取已经就绪的socket。事实上，同时连接的大量客户端在一时刻可能只有很少的处于就绪状态，因此随着监视的描述符数量的增长，其效率也会线性下降。

epoll:

epoll的接口如下：

• int epoll_create(int size)；  
• int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；  
•             typedef union epoll_data {  
•                 void *ptr;  
•                 int fd;  
•                 __uint32_t u32;  
•                 __uint64_t u64;  
•             } epoll_data_t;  
•   
•             struct epoll_event {  
•                 __uint32_t events;      /* Epoll events */  
•                 epoll_data_t data;      /* User data variable */  
•             };  
•   
• int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);  
  

主要是epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait三个函数。epoll_create函数创建epoll文件描述符，参数size并不是限制了epoll所能监听的描述符最大个数，只是对内核初始分配内部数据结构的一个建议。返回是epoll描述符。-1表示创建失败。epoll_ctl控制对指定描述符fd执行op操作，event是与fd关联的监听事件。op操作有三种：添加EPOLL_CTL_ADD，删除EPOLL_CTL_DEL，修改EPOLL_CTL_MOD。分别添加、删除和修改对fd的监听事件。epoll_wait 等待epfd上的io事件，最多返回maxevents个事件。

在select/poll中，进程只有在调用一定的方法后，内核才对所有监视的文件描述符进行扫描，而epoll事先通过epoll_ctl()来注册一 个文件描述符，一旦基于某个文件描述符就绪时，内核会采用类似callback的回调机制，迅速激活这个文件描述符，当进程调用epoll_wait() 时便得到通知。

epoll的优点主要是一下几个方面：

1. 监视的描述符数量不受限制，它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。select的最大缺点就是进程打开的fd是有数量限制的。这对于连接数量比较大的服务器来说根本不能满足。虽然也可以选择多进程的解决方案( Apache就是这样实现的)，不过虽然linux上面创建进程的代价比较小，但仍旧是不可忽视的，加上进程间数据同步远比不上线程间同步的高效，所以也不是一种完美的方案。

2. IO的效率不会随着监视fd的数量的增长而下降。epoll不同于select和poll轮询的方式，而是通过每个fd定义的回调函数来实现的。只有就绪的fd才会执行回调函数。

3.支持电平触发和边沿触发（只告诉进程哪些文件描述符刚刚变为就绪状态，它只说一遍，如果我们没有采取行动，那么它将不会再次告知，这种方式称为边缘触发）两种方式，理论上边缘触发的性能要更高一些，但是代码实现相当复杂。

4.mmap加速内核与用户空间的信息传递。epoll是通过内核于用户空间mmap同一块内存，避免了无畏的内存拷贝。

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