select、poll、epoll之間的差別總結

select，poll，epoll都是IO多路複用的機制。I/O多路複用就通過一種機制，可以監視多個描述符，一旦某個描述符就緒（一般是讀就緒或者寫就緒），能夠通知程式進行相應的讀寫操作。但select，poll，epoll本質上都是同步I/O，因為他們都需要在讀寫事件就緒後自己負責進行讀寫，也就是說這個讀寫過程是阻塞的，而異步I/O則無需自己負責進行讀寫，異步I/O的實作會負責把資料從核心拷貝到使用者空間。關于這三種IO多路複用的用法，前面三篇總結寫的很清楚，并用伺服器回射echo程式進行了測試。連接配接如下所示：

今天對這三種IO多路複用進行對比，參考網上和書上面的資料，整理如下：

1、select實作

select的調用過程如下所示：

（1）使用copy_from_user從使用者空間拷貝fd_set到核心空間

（2）注冊回調函數__pollwait

（3）周遊所有fd，調用其對應的poll方法（對于socket，這個poll方法是sock_poll，sock_poll根據情況會調用到tcp_poll,udp_poll或者datagram_poll）

（4）以tcp_poll為例，其核心實作就是__pollwait，也就是上面注冊的回調函數。

（5）__pollwait的主要工作就是把current（目前程序）挂到裝置的等待隊列中，不同的裝置有不同的等待隊列，對于tcp_poll來說，其等待隊列是sk->sk_sleep（注意把程序挂到等待隊列中并不代表程序已經睡眠了）。在裝置收到一條消息（網絡裝置）或填寫完檔案資料（磁盤裝置）後，會喚醒裝置等待隊列上睡眠的程序，這時current便被喚醒了。

（6）poll方法傳回時會傳回一個描述讀寫操作是否就緒的mask掩碼，根據這個mask掩碼給fd_set指派。

（7）如果周遊完所有的fd，還沒有傳回一個可讀寫的mask掩碼，則會調用schedule_timeout是調用select的程序（也就是current）進入睡眠。當裝置驅動發生自身資源可讀寫後，會喚醒其等待隊列上睡眠的程序。如果超過一定的逾時時間（schedule_timeout指定），還是沒人喚醒，則調用select的程序會重新被喚醒獲得CPU，進而重新周遊fd，判斷有沒有就緒的fd。

（8）把fd_set從核心空間拷貝到使用者空間。

總結：

select的幾大缺點：

（1）每次調用select，都需要把fd集合從使用者态拷貝到核心态，這個開銷在fd很多時會很大

（2）同時每次調用select都需要在核心周遊傳遞進來的所有fd，這個開銷在fd很多時也很大

（3）select支援的檔案描述符數量太小了，預設是1024

2 poll實作

poll的實作和select非常相似，隻是描述fd集合的方式不同，poll使用pollfd結構而不是select的fd_set結構，其他的都差不多。

關于select和poll的實作分析，可以參考下面幾篇博文：

<a href="http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568964#comments" target="_blank">http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568964#comments</a>

<a href="http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568968" target="_blank">http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568968</a>

<a href="http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568969" target="_blank">http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/details/6568969</a>

<a href="http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-edntwk/index.html?ca=drs-" target="_blank">http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-edntwk/index.html?ca=drs-</a>

<a href="http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2009/05/03/1109887.shtml" target="_blank">http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2009/05/03/1109887.shtml</a>

3、epoll

epoll既然是對select和poll的改進，就應該能避免上述的三個缺點。那epoll都是怎麼解決的呢？在此之前，我們先看一下epoll和select和poll的調用接口上的不同，select和poll都隻提供了一個函數——select或者poll函數。而epoll提供了三個函數，epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait，epoll_create是建立一個epoll句柄；epoll_ctl是注冊要監聽的事件類型；epoll_wait則是等待事件的産生。

對于第一個缺點，epoll的解決方案在epoll_ctl函數中。每次注冊新的事件到epoll句柄中時（在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD），會把所有的fd拷貝進核心，而不是在epoll_wait的時候重複拷貝。epoll保證了每個fd在整個過程中隻會拷貝一次。

對于第二個缺點，epoll的解決方案不像select或poll一樣每次都把current輪流加入fd對應的裝置等待隊列中，而隻在epoll_ctl時把current挂一遍（這一遍必不可少）并為每個fd指定一個回調函數，當裝置就緒，喚醒等待隊列上的等待者時，就會調用這個回調函數，而這個回調函數會把就緒的fd加入一個就緒連結清單）。epoll_wait的工作實際上就是在這個就緒連結清單中檢視有沒有就緒的fd（利用schedule_timeout()實作睡一會，判斷一會的效果，和select實作中的第7步是類似的）。

對于第三個缺點，epoll沒有這個限制，它所支援的FD上限是最大可以打開檔案的數目，這個數字一般遠大于2048,舉個例子,在1GB記憶體的機器上大約是10萬左右，具體數目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般來說這個數目和系統記憶體關系很大。

（1）select，poll實作需要自己不斷輪詢所有fd集合，直到裝置就緒，期間可能要睡眠和喚醒多次交替。而epoll其實也需要調用epoll_wait不斷輪詢就緒連結清單，期間也可能多次睡眠和喚醒交替，但是它是裝置就緒時，調用回調函數，把就緒fd放入就緒連結清單中，并喚醒在epoll_wait中進入睡眠的程序。雖然都要睡眠和交替，但是select和poll在“醒着”的時候要周遊整個fd集合，而epoll在“醒着”的時候隻要判斷一下就緒連結清單是否為空就行了，這節省了大量的CPU時間。這就是回調機制帶來的性能提升。

（2）select，poll每次調用都要把fd集合從使用者态往核心态拷貝一次，并且要把current往裝置等待隊列中挂一次，而epoll隻要一次拷貝，而且把current往等待隊列上挂也隻挂一次（在epoll_wait的開始，注意這裡的等待隊列并不是裝置等待隊列，隻是一個epoll内部定義的等待隊列）。這也能節省不少的開銷。

本文轉自 leejia1989 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/leejia/1407310，如需轉載請自行聯系原作者