IO复用技术：select与poll对比分析

本文主要介绍了多路IO复用技术，包括阻塞与非阻塞轮询，以及三种不同的通信模式：多任务IO服务器、内核替代应用程序监视。此外，还探讨了文件描述符的限制、跨平台问题以及select、poll等多路复用机制的优缺点。 在多路IO复用中，有阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式下，系统调用会一直等待数据就绪；而非阻塞轮询则需要不断检查数据是否准备就绪。这两种方式各有优劣，需要根据实际需求进行选择。 通信模式方面，多任务IO服务器是指多个进程或线程分别处理不同的客户端连接，而内核替代应用程序监视则允许内核帮助监控文件描述符的状态，减少了用户空间到内核空间的切换，提高了效率。然而，这种模式需要开发者自行添加业务逻辑，增加了编码的复杂性。 文件描述符的上限通常受到系统级别的限制，如ulimit命令可以临时更改这个上限。硬限制（hard limit）和软限制（soft limit）分别表示系统允许的最大值和用户可以设置的最高值。可以通过修改`/etc/security/limits.conf`配置文件来永久改变这些限制。 select函数是多路复用的一种常见实现，它允许程序同时监控多个文件描述符，但其局限在于文件描述符的数量受到限制，通常为1024。select函数接收readfds、writefds和exceptfds参数，用于标识需要监控的读、写和异常事件。当调用返回时，会提供已准备好操作的文件描述符数量，但需要通过循环遍历来确定具体是哪个描述符。 poll机制相较于select，具有更好的可扩展性，因为它不再受限于固定大小的数组，而是使用链表结构存储待监控的文件描述符。poll机制使用结构体pollfd，包含文件描述符、事件类型和返回事件。它支持更多的事件类型，如EPOLLIN、EPOLLOUT等，可以更精确地监控文件描述符的状态变化。 最后，epoll是Linux系统提供的高级IO复用接口，它允许注册回调函数，当指定的事件发生时，内核会自动调用这个函数，大大简化了事件处理。epoll使用EPOLL_CTL_ADD、EPOLL_CTL_MOD和EPOLL_CTL_DEL操作来管理监听的文件描述符，并支持水平触发（LT）和边缘触发（ET）两种模式。 总结来说，多路IO复用技术是解决高并发网络服务的关键，不同的复用方法如select、poll和epoll各有适用场景，开发者需要根据性能、扩展性和编程复杂性等因素进行选择。