Linux IO复用：select、poll、epoll深度解析

本文主要探讨了Linux环境下，用于IO复用的三种主要接口：select、poll和epoll，包括它们的函数原型、参数含义、实现方式以及性能差异。 1. select函数 - `select`函数的核心参数是`nfds`，它表示`fd_set`集合中最大描述符值加1。`fd_set`是一个位数组，通常在32位系统中大小为1024，意味着最多可以监控1024个文件描述符。 - `readfds`、`writefds`和`exceptfds`是三个`fd_set`结构体，分别用于监听读、写和异常事件。这些集合在调用前需要被初始化，并且在内核处理后可能被修改以标记发生的事件。 - `timeout`参数指定了等待事件的最大时间，可以为零，表示不等待立即返回，或者是一个`struct timeval`结构体，表示超时时间。 2. poll函数 - `poll`函数使用一个`pollfd`结构体数组，数组中的每个元素包含一个文件描述符和两个标志：`events`和`revents`。`events`定义了要监视的事件，而`revents`则在返回时包含实际发生的事件。 - `poll`没有`select`的描述符数量限制，因此可以处理更多的文件描述符。 - `poll`的工作方式与`select`类似，但它使用`pollfd`数组传递事件信息，这使得它能更灵活地处理大量文件描述符。 3. epoll函数 - `epoll`是`select`和`poll`的增强版，特别针对高并发和大量文件描述符进行了优化。 - `epoll_wait`函数接收一个`events`数组，用于填充发生事件的文件描述符信息。`maxevents`参数指定了数组的最大容量。 - `epoll`使用`epoll_ctl`来添加、删除或修改要监控的文件描述符，支持水平触发和边缘触发两种模式，提供了更高效的事件通知机制。 - `epoll`采用“事件驱动”的方式，只有在有事件发生时才会唤醒进程，这显著提高了效率。 性能比较： - `select`的缺点在于其描述符数量的限制和每次调用都需要重新初始化`fd_set`。 - `poll`解决了`select`的描述符数量限制，但其本质仍然是轮询机制，当文件描述符数量增加时，效率会下降。 - `epoll`通过内核级别的优化，如内存映射和异步通知，使得在处理大量并发连接时性能最优。边缘触发模式下，只有在事件真正发生时才唤醒用户进程，减少了不必要的系统调用。 总结来说，`select`适合小规模的文件描述符监控，`poll`适合中等规模，而`epoll`则是为大规模并发设计的高效解决方案。在实际开发中，根据项目需求和预期的并发量选择合适的IO复用机制至关重要。