select、poll與epoll的優缺點

1、select

select本質上是通過設置或者檢查存放fd標誌位的數據結構來進行下一步處理。


缺點:

1) 單個進程可監視的fd數量被限制。

2) 需要維護一個用來存放大量fd的數據結構,這樣會使得用戶空間和內核空間在傳遞該結構時複製開銷大。

3) 對fd進行掃描時是線性掃描。fd劇增後,IO效率較低,因爲每次調用都對fd進行線性掃描遍歷,所以隨着fd的增加會造成遍歷速度慢的性能問題

4)select() 函數的超時參數在返回時也是未定義的,考慮到可移植性,每次在超時之後在下一次進入到select之前都需要重新設置超時參數。


優點:

1)select()的可移植性更好,在某些Unix系統上不支持poll()

2)select() 對於超時值提供了更好的精度:微秒,而poll是毫秒。


2、poll

poll本質上和select沒有區別,它將用戶傳入的數組拷貝到內核空間,然後查詢每個fd對應的設備狀態,如果設備就緒則在設備等待隊列中加入一項並繼續遍歷,如果遍歷完所有fd後沒有發現就緒設備,則掛起當前進程,直到設備就緒或者主動超時,被喚醒後它又要再次遍歷fd。這個過程經歷了多次無謂的遍歷。poll還有一個特點是“水平觸發”,如果報告了fd後,沒有被處理,那麼下次poll時會再次報告該fd。


缺點:

1)大量的fd的數組被整體複製於用戶態和內核地址空間之間,而不管這樣的複製是不是有意義。

2)與select一樣,poll返回後,需要輪詢pollfd來獲取就緒的描述符


優點:

1)poll() 不要求開發者計算最大文件描述符加一的大小。

2)poll() 在應付大數目的文件描述符的時候速度更快,相比於select。

3)它沒有最大連接數的限制,原因是它是基於鏈表來存儲的。


3、epoll

epoll支持水平觸發和邊緣觸發,最大的特點在於邊緣觸發,它只告訴進程哪些fd剛剛變爲就需態,並且只會通知一次。還有一個特點是,epoll使用“事件”的就緒通知方式,通過epoll_ctl註冊fd,一旦該fd就緒,內核就會採用類似callback的回調機制來激活該fd,epoll_wait便可以收到通知。


優點:

1)支持一個進程打開大數目的socket描述符(FD)

select最不能忍受的是一個進程所打開的FD是有一定限制的,由FD_SETSIZE設置,默認值是1024/2048。對於那些需要支持的上萬連接數目的IM服務器來說顯然太少了。這時候你一是可以選擇修改這個宏然後重新編譯內核。不過 epoll則沒有這個限制,它所支持的FD上限是最大可以打開文件的數目,這個數字一般遠大於2048,舉個例子,在1GB內存的機器上大約是10萬左右,具體數目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般來說這個數目和系統內存關係很大。


2)IO效率不隨FD數目增加而線性下降

傳統的select/poll另一個致命弱點就是當你擁有一個很大的socket集合,不過由於網絡延時,任一時間只有部分的socket是"活躍"的,但是select/poll每次調用都會線性掃描全部的集合,導致效率呈現線性下降。但是epoll不存在這個問題,它只會對"活躍"的socket進行操作---這是因爲在內核實現中epoll是根據每個fd上面的callback函數實現的。那麼,只有"活躍"的socket纔會主動的去調用 callback函數,其他idle狀態socket則不會,在這點上,epoll實現了一個"僞"AIO,因爲這時候推動力在Linux內核。


3)使用mmap加速內核與用戶空間的消息傳遞。

這點實際上涉及到epoll的具體實現了。無論是select,poll還是epoll都需要內核把FD消息通知給用戶空間,如何避免不必要的內存拷貝就很重要,在這點上,epoll是通過內核與用戶空間mmap同一塊內存實現的。


4、三者的比較

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