select/poll/epoll 核心区别

小码吃趴菜2026-01-16 13:48

一、select/poll/epoll总结回顾

1.select/poll vs epoll 核心区别（面试必背）

维度 select/poll epoll
描述符拷贝次数 每次循环都要把所有描述符 + 事件拷贝到内核 每个描述符仅拷贝一次（添加到内核红黑树后无需重复传）
内核事件检测 轮询所有描述符，时间复杂度 O (n) 注册回调函数，有事件时主动触发，时间复杂度 O (1)
用户事件处理 需遍历所有描述符找就绪的，O (n) 直接返回就绪描述符列表，O (1)
描述符数量限制 select 默认上限 1024，poll 无硬限但效率低 无实际限制（仅受系统资源约束）

2.epoll 的 3 个核心函数（面试必答）

  1. epoll_create ：在内核中创建红黑树结构（用于存储所有监听的描述符），返回 epoll 句柄；
  2. epoll_ctl ：对内核红黑树进行添加 / 删除 / 修改描述符的操作（这一步完成描述符的 "一次拷贝"）；
  3. epoll_wait ：阻塞等待事件，直接返回就绪的描述符列表（无需遍历）。

3.epoll 的两种触发模式（面试高频考点）

  1. LT（水平触发，默认）：

    • 只要描述符有未处理的就绪数据，epoll_wait就会重复通知；
    • 优点：编程简单，不易丢数据；
    • 缺点：可能重复触发，效率略低。

  2. ET（边缘触发）：

    • 仅在描述符 "从无数据→有数据" 的状态变化瞬间通知一次；
    • 优点：触发次数少，效率更高；
    • 缺点：需一次性读完所有数据（否则会丢数据），编程复杂度高。
4.面试总结话术（精简版）

select/poll 是早期 IO 复用方案，核心问题是 "重复拷贝 + 遍历低效"，只适合低并发；epoll 通过 "内核红黑树存描述符 + 回调函数检测事件 + 直接返回就绪列表"，实现了 "一次拷贝 + O (1) 事件处理"，是高并发场景的首选，同时支持 LT/ET 两种触发模式，可根据需求选择。

二、epoll-LT（水平触发）模式核心知识点

1.epoll LT 水平触发（默认模式） 核心定义 + 特性【面试必背】

  1. LT（Level Trigger）水平触发是 epoll 的默认触发模式 ，无需额外配置（ev.events = EPOLLIN 就是 LT）。
  2. 核心核心规则：只要文件描述符的内核接收缓冲区中有数据可以读取，epoll 就会报告读事件发生；数据就绪，如果没有处理完就继续提醒，直到把缓冲区的数据彻底读完为止。
  3. 触发本质：检测的是「缓冲区的数据状态」，只要是有数据的就绪状态，就持续触发，不会停止。

2.LT 模式下 epoll_wait 返回次数 & 原因

✅ 1. 场景 1：代码中 recv(c, buff, 1, 0) （一次只读 1 字节），客户端发hello（5 字节）

  • epoll_wait 返回次数：5 次
  • 原因：缓冲区有 5 个字节未读，每次只读走 1 个，缓冲区始终有剩余数据，LT 持续触发读事件，每读 1 个字节就触发 1 次 epoll_wait，直到 5 个字节全部读完，共返回 5 次 → 对应打印 5 次 recv+5 次 ok。

3. 通用结论（LT 模式）

epoll_wait的返回次数 = 内核缓冲区中「未读完数据的次数」，有多少批次未读数据、就触发多少次，直到缓冲区读空。

4.LT 模式 优缺点（面试对比题必背）

✅ 优点：

  1. 编程简单，无数据丢失风险，新手友好；
  2. 是 epoll 默认模式，兼容性最好；
  3. 不用处理非阻塞 IO，代码逻辑简洁。

❌ 缺点：

  1. 触发次数多，epoll_wait 频繁返回，CPU 占用略高；
  2. 易出现「重复响应」的现象（多打印 OK），但属于特性不是 bug。

三、ET模式（边缘触发）

1.ET模式的开启

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>  // fcntl函数头文件
#include <errno.h>  // 错误码头文件

#define MAXFD 10  // 最大监听文件描述符数量


/**************************************************************************
函数名：socket_init
功能：TCP服务器初始化（创建套接字+绑定+监听）
返回值：成功返回监听套接字描述符，失败返回-1
**************************************************************************/
int socket_init()
{
    // 创建TCP套接字（IPv4+字节流）
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd == -1)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }

    // 初始化服务器地址结构体
    struct sockaddr_in saddr;
    memset(&saddr, 0, sizeof(saddr));
    saddr.sin_family = AF_INET;         // IPv4协议
    saddr.sin_port = htons(6000);       // 绑定端口6000（主机序转网络序）
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 本地回环地址

    // 绑定套接字与地址
    int res = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));
    if (res == -1)
    {
        perror("bind err");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 开启监听（半连接队列长度5）
    if (listen(sockfd, 5) == -1)
    {
        perror("listen err");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    return sockfd;
}


/**************************************************************************
函数名：setnonblock
功能：将文件描述符设置为非阻塞模式
参数：fd - 要设置的文件描述符
**************************************************************************/
void setnonblock(int fd)
{
    // 获取fd当前的状态标志
    int oldfl = fcntl(fd, F_GETFL);
    // 添加非阻塞标志（O_NONBLOCK）
    int newfl = oldfl | O_NONBLOCK;
    // 设置新的状态标志
    if (fcntl(fd, F_SETFL, newfl) == -1)
    {
        printf("fcntl err\n");
    }
}


/**************************************************************************
函数名：epoll_add
功能：将文件描述符添加到epoll内核事件表（红黑树），并开启ET+非阻塞
参数：epfd - epoll句柄；fd - 要添加的描述符
**************************************************************************/
void epoll_add(int epfd, int fd)
{
    struct epoll_event ev;
    ev.data.fd = fd;                  // 关联要监听的描述符
    ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;    // 监听读事件 + 开启ET边缘触发
    setnonblock(fd);                  // 将fd设置为非阻塞（ET模式必须）
    
    // 调用epoll_ctl添加fd到epoll内核事件表
    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev) == -1)
    {
        printf("epoll ctl add err\n");
    }
}


/**************************************************************************
函数名：epoll_del
功能：从epoll内核事件表中删除指定描述符
参数：epfd - epoll句柄；fd - 要删除的描述符
**************************************************************************/
void epoll_del(int epfd, int fd)
{
    // 调用epoll_ctl删除指定fd
    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL) == -1)
    {
        printf("epoll ctl del err\n");
    }
}


/**************************************************************************
函数名：accept_client
功能：处理新客户端连接（accept+添加到epoll）
参数：sockfd - 监听套接字；epfd - epoll句柄
**************************************************************************/
void accept_client(int sockfd, int epfd)
{
    // 接收新连接（忽略客户端地址）
    int c = accept(sockfd, NULL, NULL);
    if (c < 0)
    {
        return;
    }
    printf("accept c=%d\n", c);
    epoll_add(epfd, c);  // 将新客户端fd添加到epoll（自动开启ET+非阻塞）
}


/**************************************************************************
函数名：recv_data
功能：处理客户端数据（ET模式+非阻塞IO，读空缓冲区）
参数：c - 客户端描述符；epfd - epoll句柄
**************************************************************************/
void recv_data(int c, int epfd)
{
    // while循环读空缓冲区（ET模式必须）
    while (1)
    {
        char buff[128] = {0};
        // 非阻塞读数据（一次读1字节）
        int n = recv(c, buff, 1, 0);

        // 处理recv返回值
        if (n == -1)
        {
            // 情况1：缓冲区无数据（EAGAIN/EWOULDBLOCK是"暂时无数据"的错误码）
            if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK)
            {
                send(c, "ok", 2, 0);  // 数据读空后回复ok
            }
            // 情况2：真的读失败
            else
            {
                printf("recv err\n");
            }
            break;  // 跳出循环（ET模式仅触发一次，读完即止）
        }
        // 客户端断开连接
        else if (n == 0)
        {
            epoll_del(epfd, c);  // 从epoll中删除
            close(c);            // 关闭连接
            printf("close...\n");
            break;
        }
        // 成功读取数据
        else
        {
            printf("%s\n", buff);  // 打印读取到的数据
        }
    }
}


/**************************************************************************
主函数：基于epoll-ET模式的高并发TCP服务器
**************************************************************************/
int main()
{
    // 初始化服务器，获取监听套接字
    int sockfd = socket_init();
    if (sockfd == -1)
    {
        exit(1);
    }

    // 创建epoll内核事件表（红黑树）
    int epfd = epoll_create(MAXFD);
    if (epfd == -1)
    {
        perror("epoll_create err");
        close(sockfd);
        exit(1);
    }

    // 将监听套接字添加到epoll（开启ET+非阻塞）
    epoll_add(epfd, sockfd);

    // 定义epoll_wait的就绪事件数组
    struct epoll_event evs[MAXFD];

    while (1)
    {
        // 调用epoll_wait等待事件，超时时间5000ms（5秒）
        int n = epoll_wait(epfd, evs, MAXFD, 5000);
        if (n == -1)  // epoll_wait调用失败
        {
            printf("epoll err\n");
            continue;
        }
        else if (n == 0)  // 超时（5秒内无事件）
        {
            printf("time out\n");
            continue;
        }

        // 遍历所有就绪事件
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            // 判断事件类型为读事件
            if (evs[i].events & EPOLLIN)
            {
                // 监听套接字就绪 → 处理新连接
                if (evs[i].data.fd == sockfd)
                {
                    accept_client(sockfd, epfd);
                }
                // 客户端套接字就绪 → 处理数据
                else
                {
                    recv_data(evs[i].data.fd, epfd);
                }
            }
        }
    }

    // 释放资源（实际while(1)不会执行到这里）
    close(epfd);
    close(sockfd);
    exit(0);
}

这是epoll-ET 模式 + 非阻塞 IO 的高并发服务器标准实现，解决了 ET 模式下 "数据丢失" 的问题，核心设计是面试高频考点：

1. 关键改造点（针对 ET 模式的必做操作）
  • 开启 ET 触发 ：ev.events = EPOLLIN | EPOLLET（ET 模式是高并发核心）；
  • 设置非阻塞 IO ：setnonblock(fd)（ET 模式必须，避免 while 循环阻塞）；
  • while 循环读空缓冲区 ：recv_data中用while(1)读数据，直到缓冲区为空（ET 模式仅触发一次，必须读空）。
2. 核心函数解析（面试必答）
（1）setnonblock函数
  • 作用：将文件描述符从阻塞模式 改为非阻塞模式；
  • 原理：通过fcntl函数获取 / 设置 fd 的状态标志，添加O_NONBLOCK标志；
  • 必要性：ET 模式下，recv若无数据会返回-1，若为阻塞模式会一直卡着，非阻塞模式则会返回错误码EAGAIN/EWOULDBLOCK（表示 "暂时无数据"）。
（2）epoll_add函数
  • 同时完成 3 件事：
    1. 关联描述符到 epoll 事件结构体；
    2. 开启 ET 边缘触发；
    3. 设置 fd 为非阻塞；
  • 这是 ET 模式服务器的 "标准配置"，三者缺一不可。
（3）recv_data函数（ET 模式核心）
  • while(1)循环：强制读空内核缓冲区，避免数据积压 / 丢失；
  • recv返回-1的处理：
    • errno == EAGAIN/EWOULDBLOCK：缓冲区已空，跳出循环并回复 "ok"；
    • 其他错误：真的读失败，打印错误；
  • recv返回0：客户端断开，删除 fd 并关闭连接；
  • recv返回>0：打印读取到的数据。

✅ 面试复习笔记（ET 模式核心考点）

1. ET 模式的 "三个必须"（面试必背）
  • 必须开启EPOLLET标志；
  • 必须将 fd 设置为非阻塞；
  • 必须用while循环读空缓冲区。
2. ET 模式的优势（面试对比题）
  • 触发次数极少：客户端发一次数据，epoll_wait仅返回 1 次；
  • CPU 占用极低：避免 LT 模式的重复触发，适合万级以上高并发场景（如 Nginx）。
3. 常见面试题

  • Q：ET 模式为什么要设置非阻塞？ A：ET 模式下，recv若无数据会返回-1，若为阻塞模式会一直阻塞在recv；非阻塞模式下会返回EAGAIN/EWOULDBLOCK，可以正常跳出循环。

  • **Q：ET 模式为什么要用 while 循环读数据？**A：ET 模式仅触发一次读事件，若不读空缓冲区，剩余数据会积压在缓冲区，直到新数据到来才会被读取，导致数据丢失。

4. 运行效果

运行结果解析

从日志能看到：

  1. 新连接处理 ：客户端连接后，服务器打印accept c=5（成功接收连接）；
  2. 数据读取（ET 模式特性） ：
    • 客户端输入hello，服务器一次性读空数据，打印h/e/l/l/o（recv一次读1个字符的效果）；
    • 客户端后续输入abc/aaa/bb/cc，服务器每次都读空数据并回复ok；
  3. 客户端断开 ：输入end后，服务器打印close...（成功处理断开）；
  4. 超时逻辑 ：无数据时，每 5 秒打印time out（epoll_wait超时正常）。

为什么这是 "正确的 ET 模式效果"

  1. 仅触发一次epoll_wait ：客户端每次发数据，服务器只触发 1 次epoll_wait，所有读操作都在这次触发的while循环里完成（比如hello的 5 个字符，在一次epoll_wait里读了 5 次）；
  2. 无重复触发 ：对比之前 LT 模式的 "多次epoll_wait+ 多次ok"，现在 ET 模式每次数据仅回复 1 次ok，效率极高；
  3. 无数据丢失 ：while循环+非阻塞IO保证了每次数据都被读空，客户端发的hello/abc等数据都完整打印。

四、总结

一、select/poll vs epoll 核心区别（用 "快递员" 类比）

维度 select/poll（低效快递员） epoll（高效快递员）
描述符拷贝 每次送快递（循环），都要把所有包裹（描述符）重新搬上车 包裹（描述符）只搬上车一次，之后直接从车上取
内核找包裹 挨个翻车厢找要送的包裹（轮询，O (n)） 包裹到了主动喊你（回调，O (1)）
用户找包裹 自己把所有包裹翻一遍，找要送的（遍历，O (n)） 直接给你 "待送包裹清单"（就绪描述符，O (1)）

二、epoll 的 3 个核心函数（用 "快递站" 类比）

  • epoll_create：开一个快递站（内核事件表，用红黑树存包裹）；
  • epoll_ctl：往快递站里加 / 删 / 改包裹（描述符）；
  • epoll_wait：找快递站要 "待送包裹清单"（就绪描述符）。

三、epoll 的 2 种触发模式（用 "提醒吃饭" 类比）

  • LT（水平触发）：喊你吃饭，你没吃完就一直喊，直到吃完（事件就绪没处理完，持续提醒）；
  • ET（边缘触发）：只喊你一次吃饭，吃不吃完都不喊了（事件就绪只提醒一次）。
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