三种io复用的总结

邮差的信 提交于 2019-11-26 17:34:41

io复用的作用是能使程序同时监听多个文件描述符;
一般在下面几种情况下要用到io复用:

  • 客户端程序要同时处理多个socket。
  • 客户端程序要同时处理用户输人和网络连接。
  • TCP服务器要同时处理监听socket和连接socket。
  • 服务器要同时处理TCP请求和UDP请求。
  • 服务器要同时监听多个端口,或者处理多种服务。
    Linux下实现I/O复用的系统调用主要有select、poll 和epoll以下依次介绍;

select系统调用的原型如下:
include <sys/select.h>
int select( int nfds, fd_ set* readfds, fd_ set* writefds, fd_ set* exceptfds,struct timeval* timeout ) ;

  1. nfds 参数指定被监听的文件描述符的总数。它通常被设置为select 监听的所有文件描述符中的最大值加1,因为文件描述符是从0开始计数的。
  2. readfds、 writefds 和exceptfds参数分别指向可读、可写和异常等事件对应的文件描述符集合。应用程序调用select函数时,通过这3个参数传入自已感兴趣的文件描述符。
  3. timeout参数用来设置select函数的超时时间。

poll的函数原型如下:
#include <poll.h>
int poll( struct pollfd* fds, nfds_ t nfds, int timeout );

  1. fds 参数是一个pollfd结构类型的数组,它指定所有我们感兴趣的文件描述符上发生的可读、可写和异常等事件。
  2. nfds参数指定被监听事件集合fds的大小。
  3. timeout参数指定poll的超时值,单位是毫秒。

epoll是Linux特有的1/O复用函数。它在实现和使用上与select、poll 有很大差异。首先,epoll 使用- -组函数来完成任务,而不是单个函数。其次,epoll 把用户关心的文件描述符上的事件放在内核里的一个事件表中,从而无须像select和poll那样每次调用都要重复传入文件描述符集或事件集。但epoll需要使用一个额外的文件描述符,来唯一标识内核中的这个事件表
这个文件描述符使用如下epoll create 函数来创建:

#include <sys/epoll.h>
int epoll_ create( int size )
size参数现在并不起作用,只是给内核一个提示,告诉它事件表需要多大。该函数返回的文件描述符将用作其他所有epoll系统调用的第一个参数,以指定要访问的内核事件表。
#include <sys/epoll.h>
int epo1l_ ctl( int epfd, int op, int fd, struct epoll_ event *event )

fd参数是要操作的文件描述符,op 参数则指定操作类型。操作类型有如下3种:
EPOLL_ CTL_ ADD,往事件表中注册fd.上的事件。
EPOLL_ CTL_MOD,修改fd上的注册事件。
EPOLL CTL_DEL,删除fd上的注册事件。
event参数指定事件,它是epoll event 结构指针类型。
**epoll
wait 函数**
epoll系列系统调用的主要接口是epoll wait 函数。它在一段超时时间内等待一组文件描述符上的事件,其原型如下:
linclude <sys/epoll .h>
int epoll_ wait( int epfd, struct epoll_ event* events, int maxevents,
int timeout ) ;
该函数成功时返回就绪的文件描述符的个数,失败时返回-1并设置errno。
关于该函数的参数,我们从后往前讨论。timeout 参数的含义与poll接口的timeout参数相同。maxevents 参数指定最多监听多少个事件,它必须大于0。

epoll_wait函数如果检测到事件,就将所有就绪的事件从内核事件表(由epfd参数指
定)中复制到它的第二个参数events指向的数组中。这个数组只用于输出epoll_ wait检测到的就绪事件,而不像select和poll的数组参数那样既用于传入用户注册的事件,又用于输出内核检测到的就绪事件。这就极大地提高了应用程序索引就绪文件描述符的效率。

Epoll 的 ET 模式和 LT 模式区别?

  • LT 模式下:描述符上事件就绪后,如果没有把数据处理完成,或者没有处理,下一 次 epoll 会继续提醒应用程序,直到把数据读完。
  • ET 模式下:描述符上事件就绪后,如果没有把数据处理完成,或者没有处理,下一 次 epoll不会提醒应用层序,所以要求应用程序在收到一次提醒时,必须当下将所有数据处理完成。

三种io复用的比较:

在这里插入图片描述

辅助说明:

  • 1) Select 和 poll 每轮循环都需要将描述符和事件传给内核,而 epoll 每个描述符 只需要传一次,不需要每轮都传。而且select 事件集合相对较小。
  • 2) Selet 和 poll 在内核中是以轮询的方式实现的,事件复杂度 O(n) 而 epoll 是用回调函数的方式监测,事件复杂度为O(1)
  • 3) Select 和 poll 返回后,为了找到就绪描述符,需要遍历所有元素,时间复杂为 O(n), 而 epoll直接拿到了就绪的描述符,不需要遍历所有元素,事件复杂度为 (1)
    三种复用的存储
    Select 集合 大小 1024
    Poll 数组
    Epoll() 内核事件表—红黑树
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