epoll和poll有什么区别(epoll作用)

http://www.itjxue.com  2023-02-21 22:58  来源:未知  点击次数: 

select poll epoll 区别是什么?

select、poll、epoll的区别为:

一、指代不同

1、select:选拔。

2、poll:民意测验。

3、epoll:选取。

二、侧重点不同

1、select:select强调在进行认真的考虑后,从很多的人或物中精选出最好的、最中意的。

2、poll:可用于表示无需特别仔细的挑选、辨别的某种情况。

3、epoll:判断和进行实际挑选,该词强调做决定过程中所下的决心,侧重于意志或判断。

三、引证用法不同

1、select:select的基本意思是“选择”“挑选”,指在进行认真的考虑后,从若干事物或人中间挑选出适合要求,满足需要的事物或人。强调大范围的挑选和选择中需一定的鉴别力。

2、poll:poll指剪枝,目的在于使其生长良好。

3、epoll:只用作及物动词,接名词或代词作宾语,也可接以“(to be/as+) n. ”或动词不定式充当补足语的复合宾语。

I/O--多路复用的三种机制Select,Poll和Epoll对比

select、poll 和 epoll 都是 Linux API 提供的 IO 复用方式。

多进程和多线程技术相比,I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小,系统不必创建进程/线程,也不必维护这些进程/线程,从而大大减小了系统的开销。

我们先分析一下select函数

int select(int maxfdp1,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout);

【参数说明】

int maxfdp1 指定待测试的文件描述字个数,它的值是待测试的最大描述字加1。

fd_set *readset , fd_set *writeset , fd_set *exceptset

fd_set可以理解为一个集合,这个集合中存放的是文件描述符(file descriptor),即文件句柄。中间的三个参数指定我们要让内核测试读、写和异常条件的文件描述符集合。如果对某一个的条件不感兴趣,就可以把它设为空指针。

const struct timeval *timeout timeout告知内核等待所指定文件描述符集合中的任何一个就绪可花多少时间。其timeval结构用于指定这段时间的秒数和微秒数。

【返回值】

int 若有就绪描述符返回其数目,若超时则为0,若出错则为-1

select()的机制中提供一种fd_set的数据结构,实际上是一个long类型的数组,每一个数组元素都能与一打开的文件句柄(不管是Socket句柄,还是其他文件或命名管道或设备句柄)建立联系,建立联系的工作由程序员完成,当调用select()时,由内核根据IO状态修改fd_set的内容,由此来通知执行了select()的进程哪一Socket或文件可读。

从流程上来看,使用select函数进行IO请求和同步阻塞模型没有太大的区别,甚至还多了添加监视socket,以及调用select函数的额外操作,效率更差。但是,使用select以后最大的优势是用户可以在一个线程内同时处理多个socket的IO请求。用户可以注册多个socket,然后不断地调用select读取被激活的socket,即可达到在同一个线程内同时处理多个IO请求的目的。而在同步阻塞模型中,必须通过多线程的方式才能达到这个目的。

poll的机制与select类似,与select在本质上没有多大差别,管理多个描述符也是进行轮询,根据描述符的状态进行处理,但是poll没有最大文件描述符数量的限制。也就是说,poll只解决了上面的问题3,并没有解决问题1,2的性能开销问题。

下面是pll的函数原型:

poll改变了文件描述符集合的描述方式,使用了pollfd结构而不是select的fd_set结构,使得poll支持的文件描述符集合限制远大于select的1024

【参数说明】

struct pollfd *fds fds是一个struct pollfd类型的数组,用于存放需要检测其状态的socket描述符,并且调用poll函数之后fds数组不会被清空;一个pollfd结构体表示一个被监视的文件描述符,通过传递fds指示 poll() 监视多个文件描述符。其中,结构体的events域是监视该文件描述符的事件掩码,由用户来设置这个域,结构体的revents域是文件描述符的操作结果事件掩码,内核在调用返回时设置这个域

nfds_t nfds 记录数组fds中描述符的总数量

【返回值】

int 函数返回fds集合中就绪的读、写,或出错的描述符数量,返回0表示超时,返回-1表示出错;

epoll在Linux2.6内核正式提出,是基于事件驱动的I/O方式,相对于select来说,epoll没有描述符个数限制,使用一个文件描述符管理多个描述符,将用户关心的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中,这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。

Linux中提供的epoll相关函数如下:

1. epoll_create 函数创建一个epoll句柄,参数size表明内核要监听的描述符数量。调用成功时返回一个epoll句柄描述符,失败时返回-1。

2. epoll_ctl 函数注册要监听的事件类型。四个参数解释如下:

epoll_event 结构体定义如下:

3. epoll_wait 函数等待事件的就绪,成功时返回就绪的事件数目,调用失败时返回 -1,等待超时返回 0。

epoll是Linux内核为处理大批量文件描述符而作了改进的poll,是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本,它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。原因就是获取事件的时候,它无须遍历整个被侦听的描述符集,只要遍历那些被内核IO事件异步唤醒而加入Ready队列的描述符集合就行了。

epoll除了提供select/poll那种IO事件的水平触发(Level Triggered)外,还提供了边缘触发(Edge Triggered),这就使得用户空间程序有可能缓存IO状态,减少epoll_wait/epoll_pwait的调用,提高应用程序效率。

LT和ET原本应该是用于脉冲信号的,可能用它来解释更加形象。Level和Edge指的就是触发点,Level为只要处于水平,那么就一直触发,而Edge则为上升沿和下降沿的时候触发。比如:0-1 就是Edge,1-1 就是Level。

ET模式很大程度上减少了epoll事件的触发次数,因此效率比LT模式下高。

一张图总结一下select,poll,epoll的区别:

epoll是Linux目前大规模网络并发程序开发的首选模型。在绝大多数情况下性能远超select和poll。目前流行的高性能web服务器Nginx正式依赖于epoll提供的高效网络套接字轮询服务。但是,在并发连接不高的情况下,多线程+阻塞I/O方式可能性能更好。

既然select,poll,epoll都是I/O多路复用的具体的实现,之所以现在同时存在,其实他们也是不同 历史 时期的产物

select、poll、epoll之间的区别

select :它仅仅知道了, 有 I/O 事件发生了,却并不知道是哪那几个流 (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)的无差别轮询复杂度 ,同时处理的流越多,无差别轮询时间就 越长。 它是基于数组来存储的,它有最大连接数的限制。

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, 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 :epoll 可以理解为 event poll,不同于忙轮询和无差别轮询, epoll 会把哪个流发生了 怎样的 I/O 事件通知我们 。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) ), 通过红黑树和双链表数 据结构,并结合回调机制,造就了 epoll 的高效 ,epoll_create(),epoll_ctl()和 epoll_wait()系统调用。

这就要从 epoll 的实现方式说起了。epoll 有一棵 红黑树 用来管理你感兴趣的或者说是监控的文件描述符,这样不需要像 select 和 poll 一样每次把所有的文件描述符从用户空间拷贝到内核空间,而是通过 epoll_ctl 来进行修改。除了一棵红黑树外 还有一个就绪列表,如果文件描述符就绪 比如网络包到达,对应文件描述符加入 就绪列表 ,调用 epoll_wait 从就绪列表拿到就绪文件描述符。

水平触发也就 条件触发 ,就是只要我这个文件满足条件,就一直触发。例如只要可读,后续调用 epoll_wait 时候会一直触发直到不可读。 ( 会被重新加入就绪列表 )

所以对于水平触发,只要一直可读就一直触发,但是触发次数多了,调用epoll_wait影响性能。

边缘触发只触发一次,容易遗漏事件, 所以你要保证你把所有数据读完为止 一般是多次读直到不可读或者多次写直到数据写完。

水平触发(level-triggered,也被称为条件触发)LT: 只要满足条件,就触发一个事件(只要有数据没有被获取,内核就不断通知你)

边缘触发(edge-triggered)ET: 每当状态变化时 ,触发一个事件。

两者的区别在哪里呢?水平触发是只要读缓冲区有数据,就会一直触发可读信号,而边缘触发仅仅在空变为非空的时候通知一次,

是水平出发,一旦注册read事件,如果不读取数据,select后会一直返回channel对应的SelectionKey

select提高并发,select和poll,epoll的区别

select、poll、epoll都是IO多路复用的机制,但是他们的机制有很大的区别

1、select

select机制刚开始的时候,需要把fd_set从用户空间拷贝到内核空间,并且检测的fd数是有限制的,由FD_SETSIZE设置,一般是1024。

检测的时候,根据timeout,遍历fd_set表,把活跃的fd(可读写或者错误),拷贝到用户空间,

再在用户空间依次处理相关的fd。

这个机制是linux内核很早的版本,epool是根据select,pool基础上优化的,缺点比较多。

缺点:

1)每次调用select的时候需要把fd_set从用户空间拷贝到内存空间,比较耗性能。

2)wait时,需要遍历所有的fd,消耗比较大。

3)select支持的文件数大小了,默认只有1024,如果需要增大,得修改宏FD_SETSIZE值,并编译内核(麻烦,并且fd_set中的文件数多的话,每次遍历的成本就很大)。

2. pool

poll的实现和select非常相似,只是描述fd集合的方式不同,poll使用pollfd结构而不是select的fd_set结构,其他的都差不多。

3. epool

epool是select和poll的改进版本,

* 先是使用int epoll_create(int size)在内存中创建一个指定size大小的事件空间,

* 再使用int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);事件注册函数,注册新的fd到epfd的epool对象空间中,并指明event(可读写啊等等),注意:在注册新事件fd的过程中,也再内核中断处理程序里注册fd对应的回调函数callback,告诉内核,一旦这个fd中断了,就把它放到ready队列里面去。

* 再使用int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);在epool对象对应的ready队列里取就绪的fd,并使用内存映射mmap拷贝到用户空间。

* 再在用户空间依次处理相关的fd。

优点:

1)支持一个进程打开大数目的socket描述符

select 一个进程打开FD是有限制的,由FD_SETSIZE设置,默认值是1024。epool可以打开的FD数可以很大,一般1GB的内存有10万多的FD数,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max查看。

2) IO效率不随FD数目增加而线性下降

3) 使用mmap加速内核与用户空间的消息传递

poll和epoll的区别

epoll是对select和poll的改进,就应该能避免上述的三个缺点。那epoll都是怎么解决的呢?在此之前,我们先看一下epoll和select和poll的调用接口上的不同,select和poll都只提供了一个函数——select或者poll函数。而epoll提供了三个函数,epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait,epoll_create是创建一个epoll句柄;epoll_ctl是注册要监听的事件类型;epoll_wait则是等待事件的产生。

对于第一个缺点,epoll的解决方案在epoll_ctl函数中。每次注册新的事件到epoll句柄中时(在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD),会把所有的fd拷贝进内核,而不是在epoll_wait的时候重复拷贝。epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

对于第二个缺点,epoll的解决方案不像select或poll一样每次都把current轮流加入fd对应的设备等待队列中,而只在epoll_ctl时把current挂一遍(这一遍必不可少)并为每个fd指定一个回调函数,当设备就绪,唤醒等待队列上的等待者时,就会调用这个回调函数,而这个回调函数会把就绪的fd加入一个就绪链表)。epoll_wait的工作实际上就是在这个就绪链表中查看有没有就绪的fd(利用schedule_timeout()实现睡一会,判断一会的效果,和select实现中的第7步是类似的)。

对于第三个缺点,epoll没有这个限制,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。

(责任编辑:IT教学网)

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