鉴于这个例子，与使用多个线程或进程相比，我从轮询设计中得到啥好处？

Posted 2023-02-16

【中文标题】鉴于这个例子，与使用多个线程或进程相比，我从轮询设计中得到啥好处？

【英文标题】：Given this example, what do I benefit from the poll design, compared to using multiple threads or processes instead?鉴于这个例子，与使用多个线程或进程相比，我从轮询设计中得到什么好处？

【发布时间】：2020-03-11 17:00:28

【问题描述】：

最近一直在学习socket编程，终于在Beej's Guide to Network Programming找到了一些很好的例子。

在pollsection 下有一个使用poll 的聊天服务器示例。

代码：

charsever.c（聊天服务器接收客户端消息并将消息发送给所有其他客户端）

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当我逐行阅读代码并完全理解示例后，我突然意识到设计是多么巧妙和整洁。

基本上，它使用poll 监视所有内容，服务器侦听套接字accept 用于新传入的TCP 连接和所有现有的TCP 套接字。不需要额外的线程或进程。

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然后我开始问自己：

看来我可以使用多个进程（如果太复杂，可以使用多个线程）来达到相同的效果。以聊天服务器为例，设计可以是：

主进程处理新的传入 TCP 连接并将新的连接套接字添加到全局数组 all_sockets。 对于主进程中的每个新连接，fork 一个要阻塞的子进程，写如下：

    //pseudo-code
    int bytes_from_client;

    while(true)
        if( (bytes_from_client = recv(xx,xx,xx,xx)) <= 0 )
            if(bytes_from_client == 0)
                client_shutdown();
             else 
                error_handle();
            
         else 
            //recv data from client and send messages to all the other clients
            for(int i = 0; i < all_sockets[x]; i++)
                send(xx,xx,xx,xx);
            
        
    

好的，那么我需要处理一些全局变量的同步问题。使用mutex 或其他东西。 （困难的部分）

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现在开始提问：

与我稍后描述的多线程相比，我从poll 设计模式中究竟有什么好处？不需要处理同步？只有这1个优势？

（一个更通用但更有意义的问题）poll 制作的这种设计模式是否像函数（select、epoll）一样让它们如此不同/独特和伟大？ （我是新手，之所以问这个，是因为我看到很多人说poll家族功能有多么伟大和重要。但他们从不说明原因，也没有给出例子或比较。）

【参考方案1】：

一个简单的select() 循环运行良好的一个基本原因是网络数据包总是一次一个到达，并且与任何 CPU 的惊人速度相比，速度非常慢。更复杂的安排根本没有任何优势。

通常，一个线程或进程专门用于处理网络连接...轮询传入数据包并代表每个人发送传出消息。 （我听说它被称为“电报员”。）然后它使用队列将工作分配给稳定的“工蜂”进程，这些进程在一个队列上检索请求，然后将传出的答案发布到另一个队列，该队列也是被电报员收听。

有时，电报员只是侦听连接请求，将句柄放在队列中，然后工蜂打开连接并自己进行联网。但是，再一次，他们可以简单地使用轮询，它工作得很好。即使是最快的通信线路也比 CPU 慢几个数量级。

【讨论】：

我真的很喜欢 epoll 或 select 用于一些网络服务器用例。但我不会说网络数据包到达缓慢，尤其是在现代 10 GBit 甚至 100 GBit NIC 上。一个极端的例子是用户空间网络，例如 Intel DPDK。接收循环中的一次缓存未命中将破坏性能。