- 概念: 多路复用: 一种通信传输技术, 使多条数据流或信号共享同一传输介质
- 网络中的多路复用: 一个进程能够同时监控多个文件描述符的IO事件
特点
select
缺点
- 设置关注文件描述符的结构是位图, 有数量限制
- fdset无法复用, 每次都要初始化
- 用户态和内核态之间的拷贝较多
- 检查关注的fd, 已就绪的fd都需要遍历
poll
优点
- 采用结构体, 解决select文件描述符的个数限制
缺点
- 用户态和内核态之间的拷贝较多
- 检查关注的fd, 已就绪的fd仍需要遍历
epoll
优点
- 检查就绪的文件描述符更快(为O(1), 就绪队列结构)
- 不用频繁的在用户态和内核态之间拷贝(红黑树 + 双链表, 会记录要关注的fd和就绪的fd). 相比于select不用老是传递之前的文件描述符
缺点
- 内核要维护红黑树 + 双链表(更占内存)
- 当要监听的文件描述符较少时, 其速度不一定比poll快
epoll触发机制
- LT(水平触发): 只要底层有事件就绪且没被取走, 就会一直通知上层
- ET(边缘触发): 只有就绪事件变化的时候, 才会通知上层(且只通知一次)
原理
select
- 将关注的所有fd, 一次性从用户态拷贝到内核态
- 在内核态中遍历每个fd, 检测是否有数据到达
- 将所有fd状态从, 从内核态拷贝回用户态, 并返回就绪fd个数
- 用户态遍历所有fd, 找到已就绪的fd, 然后进行事件处理
poll
- 和select类似(只是用一个结构体封装了一下)
epoll
- 和select,poll类似, 不过在内核维护了红黑树 + 双链表且使用回调机制减少了select的缺点
操作
- select
头文件: <sys/select.h>
int select (int nfds, fd_set *readfds , fd_set *writefds , fd_set *exceptfds , struct timeval *timeout)
nfds : 需要监视的最大的文件描述符值+1. (用来确定遍历范围)
read : 可读文件描述符的集合
write : 可写文件描述符的集合
except : 异常文件描述符的集合
timeout: 超时时间(若超过该时间, 还没有事件就绪就返回)
NULL: 一直阻塞
0: 不阻塞
fd_set系列
void FD_ZERO(fd_set *set); // 用来清除描述词组set的全部位
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); // 用来清除描述词组set中相关fd的位
void FD_SET(int fd, fd_set *set); // 用来设置描述词组set中相关fd的位
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); // 用来测试描述词组set中相关fd的位是否为真
- poll
头文件: <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds , nfds_t nfds , int timeout);
struct pollfd {
int fd; //文件描述符
short events; //监听事件集合
short revents; //返回事件集合
};
nfds: fds数组的长度
timeout: 超时时间
events与revents的取值
- epoll
epoll_create
函数 : int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
功能 : 创建一个epoll模型
返回值: 用一个数表示这个epoll
参数 : size: 文件描述符个数
注 : 但自从linux2.6.8之后，size参数是被忽略的
用完之后, 必须调用close()关闭
epoll_ctl
函数:int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
功能:注册要监听的事件类型
epfd : epoll_create()的返回值(epoll的句柄)
fd : 需要监听的fd
event: 告诉内核需要监听什么事
op : 用三个宏来表示
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；
epoll_wait
int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event * events,int maxevents, nt timeout);
功能: 收集在epoll监控的事件中已经发送的事件
events :分配好的epoll_event结构体数组.
maxevents: 告诉内核这个events有多大，这个 maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size.
timeout : 超时时间(0会立即返回，-1是永久阻塞)
返回值:
成功 :返回对应I/O上已准备好的文件描述符数目
0 :表示已超时
小于0:表示函数失败
epoll将会把发生的事件赋值到events数组中
events不可以是空指针,内核只负责把数据复制到这个events数组中,不会去帮助我们在用户态中分配内存