从I/O复用谈epoll为什么高效

Posted 2020-08-21 myd620

上一篇文章中，谈了一些网络编程的基本概念。在现实使用中，用的最多的就是I/O复用了，无非就是select,poll,epoll

很多人提到网络就说epoll,认为epoll效率是最高的。单纯的这么认为，其实有失偏颇。epoll固然高效，可是它是怎么做到高效的，它到底比select或poll优异在哪儿？

我们通过调用流程来简单分析下。

首先以select为例（poll类似），看下其调用过程

1.选择想要处理的套接字，通过接口FD_SET(fd, &set)加入到set中;

2.调用select(max+1, &set,,..)

3.对set中所有套接字调用FD_ISSET(fd,&set),查看fd上是否有事件发生

select存在的问题

1. 单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制，通常是1024，当然可以更改数量，但由于select采用轮询的方式扫描文件描述符，文件描述符数量越多，性能越差；(在linux内核头文件中，有这样的定义：#define __FD_SETSIZE    1024)
2. 内核 / 用户空间内存拷贝问题，select需要复制大量的句柄数据结构，产生巨大的开销；
3. select返回的是含有整个句柄的数组，应用程序需要遍历整个数组才能发现哪些句柄发生了事件；
4. select的触发方式是水平触发，应用程序如果没有完成对一个已经就绪的文件描述符进行IO操作，那么之后每次select调用还是会将这些文件描述符通知进程。

epoll调用过程

1 .epoll_create 创建一个epoll对象，一般epollfd = epoll_create()

2 .epoll_ctl （epoll_add/epoll_del的合体），往epoll对象中增加/删除某一个流的某一个事件

比如epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, socket, EPOLLIN);//注册缓冲区非空事件，即有数据流入     

      epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, socket, EPOLLOUT);//注册缓冲区非满事件，即流可以被写入

添加事件的时候，其实是向内核注册了一个回调函数。回调函数作用是，在相应的套接字上发生事件时，将其加入到epoll对象的时间就绪链表中，而这是在内核完成的。

3 epoll_wait(epollfd,...),获取就绪事件。即从就绪事件链表中取出所有的事件。

可以看到epoll比select高效的地方在于，其返回的就是所有已经发生事件的套接字，而不需要像select那样需要在用户态去判断每个套接字上是否有事件发生。

另外，在调用select时，内核需要去一一检测传入的套接字集合是否有事件，而调用epoll_wait时，只是将内核中的就绪数据取出而已

如果有n个连接，并且这n个连接都有事件发生，那么使用select与epoll其实并没有多少区别。对于select来说，用户态对每一个套接字的事件监测都是有效的。

但是select有一个问题是，每次去调用select之前，都要重置套接字set。如果连接数很大，每次FD_SET(fd, &set)调用接口，也会对性能造成不小的影响。而epoll中，只需调用一次epoll_ctl即可。

所以，在连接数很大，且活跃连接不多的情况下，使用epoll有明显的优势；而如果连接数较少，且连接基本都是活跃的，其实select的效果反而会更好。