select poll區別

多路複用的方式是真正實用的服務器程序，非多路複用的網絡程序只能作爲學習或着陪測的角色。本文說下個人接觸過的多路複用函數：select/poll/epoll/port。kqueue的*nix系統沒接觸過，估計熟悉了上面四種，kqueue也只是需要熟悉一下而已。
一、select模型
select原型：

int select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

其中參數n表示監控的所有fd中最大值＋1。
和select模型緊密結合的四個宏，含義不解釋了：

FD_CLR(int fd, fd_set *set);
FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
FD_SET(int fd, fd_set *set);
FD_ZERO(fd_set *set);

理解select模型的關鍵在於理解fd_set,爲說明方便，取fd_set長度爲1字節，fd_set中的每一bit可以對應一個文件描述符fd。則1字節長的fd_set最大可以對應8個fd。
（1）執行fd_set set; FD_ZERO(&set);則set用位表示是0000,0000。
（2）若fd＝5,執行FD_SET(fd,&set);後set變爲0001,0000(第5位置爲1)
（3）若再加入fd＝2，fd=1,則set變爲0001,0011
（4）執行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
（5）若fd=1,fd=2上都發生可讀事件，則select返回，此時set變爲0000,0011。注意：沒有事件發生的fd=5被清空。

基於上面的討論，可以輕鬆得出select模型的特點：
（1)可監控的文件描述符個數取決與sizeof(fd_set)的值。我這邊服務器上sizeof(fd_set)＝512，每bit表示一個文件描述符，則我服務器上支持的最大文件描述符是512*8=4096。據說可調，另有說雖然可調，但調整上限受於編譯內核時的變量值。本人對調整fd_set的大小不太感興趣，參考http://www.cppblog.com/CppExplore/archive/2008/03/21/45061.html中的模型2（1）可以有效突破select可監控的文件描述符上限。
（2）將fd加入select監控集的同時，還要再使用一個數據結構array保存放到select監控集中的fd，一是用於再select返回後，array作爲源數據和fd_set進行FD_ISSET判斷。二是select返回後會把以前加入的但並無事件發生的fd清空，則每次開始select前都要重新從array取得fd逐一加入（FD_ZERO最先），掃描array的同時取得fd最大值maxfd，用於select的第一個參數。
（3）可見select模型必須在select前循環array（加fd，取maxfd），select返回後循環array（FD_ISSET判斷是否有時間發生）。

下面給一個僞碼說明基本select模型的服務器模型：

array[slect_len];
nSock=0;
array[nSock++]=listen_fd;(之前listen port已綁定並listen)
maxfd=listen_fd;
while{
   FD_ZERO(&set);
   foreach (fd in array) 
   {
       fd大於maxfd，則maxfd=fd
       FD_SET(fd,&set)
   }
   res=select(maxfd+1,&set,0,0,0)；
   if(FD_ISSET(listen_fd,&set))
   {
       newfd=accept(listen_fd);
       array[nsock++]=newfd;
            if(--res<=0) continue
   }
   foreach 下標1開始 (fd in array) 
   {
       if(FD_ISSET(fd,&set))
          執行讀等相關操作
          如果錯誤或者關閉，則要刪除該fd，將array中相應位置和最後一個元素互換就好，nsock減一
             if(--res<=0) continue

   }
}

二、poll模型
poll原型:

int poll(struct pollfd *ufds, unsigned int nfds, int timeout);
struct pollfd {
                       int fd;           /* file descriptor */
                       short events;     /* requested events */
                       short revents;    /* returned events */
               };

和select相比，兩大改進：
（1）不再有fd個數的上限限制，可以將參數ufds想象成棧低指針，nfds是棧中元素個數，該棧可以無限制增長
（2）引入pollfd結構，將fd信息、需要監控的事件、返回的事件分開保存，則poll返回後不會丟失fd信息和需要監控的事件信息，也就省略了select模型中前面的循環操作，返回後的循環仍然不可避免。另每次poll阻塞操作都會自動把上次的revents清空。
poll的服務器模型僞碼：

struct pollfd fds[POLL_LEN];
unsigned int nfds=0;
fds[0].fd=server_sockfd;
fds[0].events=POLLIN|POLLPRI;
nfds++;
while{
  res=poll(fds,nfds,-1);
  if(fds[0].revents&(POLLIN|POLLPRI)){執行accept並加入fds中,if(--res<=0)continue}
  循環之後的fds，if(fds[i].revents&(POLLIN|POLLERR )){操作略if(--res<=0)continue}
}

注意select和poll中res的檢測，可有效減少循環的次數，這也是大量死連接存在時，select和poll性能下降厲害的原因。

三、epoll模型

epoll阻塞操作的原型：

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)
epoll引入了新的結構epoll_event。
typedef union epoll_data {
                 void *ptr;
                 int fd;
                 __uint32_t u32;
                 __uint64_t u64;
            } epoll_data_t;

            struct epoll_event {
                 __uint32_t events;  /* Epoll events */
                 epoll_data_t data;  /* User data variable */
            };

與以上模型的優點：
（1）它保留了poll的兩個相對與select的優點
（2）epoll_wait的參數events作爲出參，直接返回了有事件發生的fd，epoll_wait的返回值既是發生事件的個數，省略了poll中返回之後的循環操作。
（3）不再象select、poll一樣將標識符侷限於fd，epoll中可以將標識符擴大爲指針，大大增加了epoll模型下的靈活性。
epoll的服務器模型僞碼：

epollfd=epoll_create(EPOLL_LEN);
epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,server_sockfd,&ev)
struct epoll_event events[EPOLL_MAX_EVENT];
while
{
nfds=epoll_wait(epollfd,events,EPOLL_MAX_EVENT,-1);
循環nfds，是server_sockfd則accept，否則執行響應操作
}

epoll使用中的問題：
（1）epoll_ctl的EPOLL_CTL_DEL操作中，最後一個參數是無意義的，但是在小版本號過低的2.6內核下要求最後一個參數一定非NULL，否則返回失敗，並且返回的errno在man epoll_ctl中不存在，因此安全期間，保證epoll_ctl的最後一個參數總非NULLL。
（2）如果一個fd（比如管道）的事件導致了另一個fd2的刪除，則必須掃描返回結果集中是否有fd2，有則在結果集中刪除，避免衝突。
（3）有文章說epoll在G網環境下性能會低於poll/select，看有些測試，給出的拐點在2w/s併發之後，我本人的工作範圍不可能達到這麼高的併發，個人在測試性能的時候最大也是取的1w/s的併發，一個是因爲系統單進程允許打開的文件描述符最大值，4w的數字太高了，另一個就是我這邊服務器的性能達不到那麼高的性能，極限1.7w/s的響應，那測試的數據竟然在2w併發的時候還有2w的響應，不知道是什麼硬件配置。或許等有了G網的環境，會關注epoll高併發下的性能下降

。
（4）epoll的LT和ET性能的差異，我測試的數據表明兩者性能相當，“使用epoll就是爲了高性能，就是要使用ET模式”這個說法是站不住腳的。個人傾向於使用LT模式，編程簡單、安全。

四、port模型
port則和epoll非常接近，不需要前後的兩次掃描，直接返回有事件的結果，可以象epoll一樣綁定指針，不同點是
（1）epoll可以返回多個事件，而port一次只返回一個（port_getn可以返回多個，但是在不到指定的n值時，等待直到達到n個）
（2）port返回的結果會自動port_dissociate，如果要再次監控，需要重新port_associate
這個就不多說了。

可以看出select-->poll-->epoll/port的演化路線：
（1）從readset、writeset等分離到 將讀寫事件集中到統一的結構
（2）從阻塞操作前後的兩次循環 到 之後的一次循環  到精確返回有事件發生的fd
（3）從只能綁定fd信息，到可以綁定指針結構信息

五、抽象接口
綜合以上多路複用函數的特點，可以進行統一的封裝，這裏給出我封裝的接口，也算是給一個思路：

 virtual int init()=0;
 virtual int wait()=0;
 virtual void * next_result()=0;
 virtual void delete_from_results(void * data)=0;
 virtual void * get_data(void * event)=0;
 virtual int get_event(void * event)=0;
 virtual int add_data(int fd,XPollData * data)=0;
 virtual int delete_data(int fd,XPollData *data)=0;
 virtual int change_data(int fd,XPollData *data)=0;
 virtual int reset_data(int fd,XPollData *data)=0;

使用的時候就是先init，再wait，再循環執行next_result直到空，每個result，使用get_data和get_event挨個處理，如果某個fd引起另一個fd關閉，調delete_from_results（除epoll，其它都直接return），處理完reset_data（select和port用，poll/epoll直接return）。

原文：http://www.cppblog.com/CppExplore/archive/2008/04/30/48529.html