epollcpollxpoll

Posted 2020-10-09 月未央

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了epollcpollxpoll相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

xserver：高性能网络库，很牛叉的一个server，有4中工作模式：xpoll、epoll、cpoll、apoll。

select、poll、epoll、xpoll、cpoll、apoll：IO多路复用的机制，监视多个描述符，一旦某个描述符就绪，能够通知程序进行相应的读写操作。

I/O多路复用：关于I/O多路复用(又被称为“事件驱动”)，首先要理解的是，操作系统为你提供了一个功能，当你的某个socket可读或者可写的时候，它可以给你一个通知。这样当配合非阻塞的socket使用时，只有当系统通知我哪个描述符可读了，我才去执行read操作，可以保证每次read都能读到有效数据而不做纯返回-1和EAGAIN的无用功。写操作类似。操作系统的这个功能通过select/poll/epoll/kqueue之类的系统调用函数来使用，这些函数都可以同时监视多个描述符的读写就绪状况，这样，多个描述符的I/O操作都能在一个线程内并发交替地顺序完成，这就叫I/O多路复用，这里的“复用”指的是复用同一个线程。

I/O 多路复用是为了解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术，使进程或线程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调用。select()，poll()，epoll()都是I/O多路复用的机制。I/O多路复用通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪，就是这个文件描述符进行读写操作之前），能够通知程序进行相应的读写操作。但select()，poll()，epoll()本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。

与多线程(TPC（Thread Per Connection）模型)和多进程(典型的Apache模型（Process Per Connection，简称PPC）)相比，I/O 多路复用的最大优势是系统开销小，系统不需要建立新的进程或者线程，也不必维护这些线程和进程。

I/O多路复用

长连接&短连接：

1、长连接：管子搭好之后不会主动close，accept read write read write read write ...

应用场景：适合client比较固定（客户规定），返回请求多次的场景。网络是不可靠的，所以长连接有个心跳检测的过程。每keepalive_timeout检测一次心跳，没检测到则close；

2、短连接：连好进行了一次读写后就close，accept read/write close

应用场景：适合client不固定，只请求一次的场景。

select?EPool?:

1、select：

1)FD_ZERO: void FD_ZERO(fd_set *fdset);清空文件描述符集合；

2)FD_SET: void FD_SET(int fd, fd_set *fdset); 将一个给定的文件描述符加入集合之中；

3)select：返回就绪描述符的个数

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

4)read/write;send/recv:处理事件

select轮询的管子（socket、文件描述符）数目有限，默认为1024，即使把他扩大到1000，效率也会非常差：

a)每次，用户空间到内核空间的拷贝，拷贝时间空间都是o(n);

b)o(n)轮询（内核空间）

c)内核到用户空间的再次拷贝

d)再次o(n)轮询（用户空间）

当然，如果管口比较少的时候，select还是有用的。

2、epoll：

1)epoll_create: int epoll_create(int size);创建一个epool的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大，这个参数是最大监听的fd+1的值。当创建好epoll句柄后，它会占用一个fd值，所以在使用完epoll后，必须调用close（）关闭，否则可能导致fd被耗尽；

2)epoll_ctl: int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);epoll的事件注册函数，它不同于slect是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create()的返回值，第二个参数表示动作，用三个宏来标识：

EPOLL_CTL_ADD:注册新的fd到epfd中；

EPOLL_CTL_MOD: 修改已经注册的fd的监听事件；

EPOLL_CTL_DEL: 从epfd中删除一个fd；

第三个参数是要监听的fd，第四个参数是告诉内核需要监听什么事，

3)epoll_wait: int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);等待事件发生，类似于select()的调用。参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents告知内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。

4)read/write; send/recv:

不限制可以监控的管子数目；一个进程所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，1G内存机器上限大约是10W。

常数级别：

a) 用户空间和内核使用mmap进行文件描述符的交流，省去拷贝；

b) 红黑树插入时间o(lgn)

c) 就绪队列（callback）

epoll对比select的优点：

1) 针对select第一步的每次o(n)的拷贝，使用了mmap方法；

2) 针对内核o(n)的遍历，引入了两个结构，第一个数红黑树，每次只需要加入感兴趣的管子，不必拷贝所有的管子，而且插入删除的时间复杂度都是o(n)；第二是引入了一个就绪队列，这个就绪对别的操作都是通过callback实现的，每当某个管子上注册的事件发生，就把这个管子放到就绪队列里，这个就绪队列里只有活跃的管子，可能是o(n)也可能是o(1);

xpool:领导者、跟随者模式；