細說select、poll和epoll之間的區別與優缺點

I/O多路複用就經過一種機制，能夠監視多個描述符，一旦某個描述符就緒（通常是讀就緒或者寫就緒），可以通知程序進行相應的讀寫操做。select，poll，epoll都是IO多路複用的機制。但select，poll，epoll本質上都是同步I/O，由於他們都須要在讀寫事件就緒後本身負責進行讀寫，也就是說這個讀寫過程是阻塞的，而異步I/O則無需本身負責進行讀寫，異步I/O的實現會負責把數據從內核拷貝到用戶空間。下來，分別談談。

select——>

原理概述：

select 的核心功能是調用tcp文件系統的poll函數，不停的查詢，若是沒有想要的數據，主動執行一次調度（防止一直佔用cpu），直到有一個鏈接有想要的消息爲止。從這裏能夠看出select的執行方式基本就是不一樣的調用poll,直到有須要的消息爲止。

缺點：

一、每次調用select，都須要把fd集合從用戶態拷貝到內核態，這個開銷在fd不少時會很大；

二、同時每次調用select都須要在內核遍歷傳遞進來的全部fd，這個開銷在fd不少時也很大；

三、select支持的文件描述符數量過小了，默認是1024。

優勢：

一、select的可移植性更好，在某些Unix系統上不支持poll()。

二、select對於超時值提供了更好的精度：微秒，而poll是毫秒。

poll——>

原理概述：

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，而後查詢每一個fd對應的設備狀態，若是設備就緒則在設備等待隊列中加入一項並繼續遍歷，若是遍歷完全部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。這個過程經歷了屢次無謂的遍歷。poll還有一個特色是「水平觸發」，若是報告了fd後，沒有被處理，那麼下次poll時會再次報告該fd。

缺點：

一、大量的fd的數組被總體複製於用戶態和內核地址空間之間，而無論這樣的複製是否是有意義；

二、與select同樣，poll返回後，須要輪詢pollfd來獲取就緒的描述符。

優勢：

一、poll() 不要求開發者計算最大文件描述符加一的大小。

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

三、它沒有最大鏈接數的限制，緣由是它是基於鏈表來存儲的。

epoll——>

原理概述：

epoll一樣只告知那些就緒的文件描述符，並且當咱們調用epoll_wait()得到就緒文件描述符時， 返回的不是實際的描述符，而是一個表明就緒描述符數量的值，你只須要去epoll指定的一 個數組中依次取得相應數量的文件描述符便可，這裏也使用了內存映射技術，這 樣便完全省掉了這些文件描述符在系統調用時複製的開銷。 

epoll的優勢就是改進了前面所說缺點：

一、支持一個進程打開大數目的socket描述符：相比select，epoll則沒有對FD的限制，它所支持的FD上限是最大能夠打開文件的數目，這個數字通常遠大於2048,舉個例子,在1GB內存的機器上大約是10萬左右，具體數目能夠cat /proc/sys/fs/file-max察看,通常來講這個數目和系統內存關係很大。

二、IO效率不隨FD數目增長而線性降低：epoll不存在這個問題，它只會對"活躍"的socket進行操做--- 這是由於在內核實現中epoll是根據每一個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，其餘idle狀態socket則不會，在這點上，epoll實現了一個"僞"AIO，由於這時候推進力在os內核。在一些 benchmark中，若是全部的socket基本上都是活躍的---好比一個高速LAN環境，epoll並不比select/poll有什麼效率，相 反，若是過多使用epoll_ctl,效率相比還有稍微的降低。可是一旦使用idle connections模擬WAN環境,epoll的效率就遠在select/poll之上了。

三、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。不管是select,poll仍是epoll都須要內核把FD消息通知給用戶空間，如何避免沒必要要的內存拷貝就 很重要，在這點上，epoll是經過內核於用戶空間mmap同一塊內存實現的。

三者對比與區別：

      一、select，poll實現須要本身不斷輪詢全部fd集合，直到設備就緒，期間可能要睡眠和喚醒屢次交替。而epoll其實也須要調用epoll_wait不斷輪詢就緒鏈表，期間也可能屢次睡眠和喚醒交替，可是它是設備就緒時，調用回調函數，把就緒fd放入就緒鏈表中，並喚醒在epoll_wait中進入睡眠的進程。雖然都要睡眠和交替，可是select和poll在「醒着」的時候要遍歷整個fd集合，而epoll在「醒着」的時候只要判斷一下就緒鏈表是否爲空就好了，這節省了大量的CPU時間。這就是回調機制帶來的性能提高。

       二、select，poll每次調用都要把fd集合從用戶態往內核態拷貝一次，而且要把current往設備等待隊列中掛一次，而epoll只要一次拷貝，並且把current往等待隊列上掛也只掛一次（在epoll_wait的開始，注意這裏的等待隊列並非設備等待隊列，只是一個epoll內部定義的等待隊列）。這也能節省很多的開銷。