select,poll,epoll的歸納總結區分
1 Select、Poll與Epoll簡介
|
Select |
select本質上是通過設定或者檢查存放fd標誌位的資料結構來進行下一步處理。這樣所帶來的缺點是： 1 單個程序可監視的fd數量被限制 2 需要維護一個用來存放大量fd的資料結構，這樣會使得使用者空間和核心空間在傳遞該結構時複製開銷大 3 對socket進行掃描時是線性掃描 |
|
Poll |
poll本質上和select沒有區別，它將使用者傳入的陣列拷貝到核心空間，然後查詢每個fd對應的裝置狀態，如果裝置就緒則在裝置等待佇列中加入一項並繼續遍歷，如果遍歷完所有fd後沒有發現就緒裝置，則掛起當前程序，直到裝置就緒或者主動超時，被喚醒後它又要再次遍歷fd。這個過程經歷了多次無謂的遍歷。 它沒有最大連線數的限制，原因是它是基於連結串列來儲存的，但是同樣有一個缺點：大量的fd的陣列被整體複製於使用者態和核心地址空間之間，而不管這樣的複製是不是有意義。 poll還有一個特點是“水平觸發”，如果報告了fd後，沒有被處理，那麼下次poll時會再次報告該fd。 |
|
Epoll |
epoll支援水平觸發和邊緣觸發，最大的特點在於邊緣觸發，它只告訴程序哪些fd剛剛變為就需態，並且只會通知一次。 在前面說到的複製問題上，epoll使用mmap減少複製開銷。 還有一個特點是，epoll使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl註冊fd，一旦該fd就緒，核心就會採用類似callback的回撥機制來啟用該fd，epoll_wait便可以收到通知 |
注：水平觸發（level-triggered）——只要滿足條件，就觸發一個事件(只要有資料沒有被獲取，核心就不斷通知你)；邊緣觸發（edge-triggered）——每當狀態變化時，觸發一個事件。
2 Select、Poll與Epoll區別
|
Select |
Poll |
Epoll |
|
|
支援最大連線數 |
1024（x86） or 2048（x64） |
無上限 |
無上限 |
|
IO效率 |
每次呼叫進行線性遍歷，時間複雜度為O（N） |
每次呼叫進行線性遍歷，時間複雜度為O（N） |
使用“事件”通知方式，每當fd就緒，系統註冊的回撥函式就會被呼叫，將就緒fd放到rdllist裡面，這樣epoll_wait返回的時候我們就拿到了就緒的fd。時間發覆雜度O（1） |
|
fd拷貝 |
每次select都拷貝 |
每次poll都拷貝 |
呼叫epoll_ctl時拷貝進核心並由核心儲存，之後每次epoll_wait不拷貝 |
3 使用
當同事需要保持很多的長連線，而且連線的開關很頻繁時，就能夠發揮epoll最大的優勢了。這裡與伺服器模型其實已經有些交集了。
同時需要保持很多的長連線，而且連線的開關很頻繁，最高效的模型是非阻塞、非同步IO模型。而且不要用select/poll，這兩個API的有著O(N)的時間複雜度。在Linux用epoll，BSD用kqueue，Windows用IOCP，或者用libevent封裝的統一介面（對於不同平臺libevent實現時採用各個平臺特有的API），這些平臺特有的API時間複雜度為O(1)。 然而在非阻塞，非同步I/O模型下的程式設計是非常痛苦的。由於I/O操作不再阻塞，報文的解析需要小心翼翼，並且需要親自管理維護每個連結的狀態。並且為了充分利用CPU，還應結合線程池，避免在輪詢執行緒中處理業務邏輯。
但這種模型的效率是極高的。以知名的http伺服器nginx為例，可以輕鬆應付上千萬的空連線+少量活動連結，每個連線連線僅需要幾K的核心緩衝區，想要應付更多的空連線，只需簡單的增加記憶體（資料來源為淘寶一位工程師的一次技術講座，並未實測）。這使得DDoS攻擊者的成本大大增加，這種模型攻擊者只能將伺服器的頻寬全部佔用，才能達到目的，而兩方的投入是不成比例的。
注：長連線——連線後始終不斷開，然後進行報文傳送和接受；短連結——每一次通訊都建立連線，通訊完成即斷開連線，下次通訊再建立連線。