epoll和select区别

    原文出处：http://blog.csdn.net/ysu108/article/details/7570571 

    先说下本文框架，先是问题引出，而后归纳两个机制的区别和联系，最后介绍每一个接口的用法

1、问题引出 联系区别

问题的引出，当须要读两个以上的I/O的时候，若是使用阻塞式的I/O，那么可能长时间的阻塞在一个描述符上面，另外的描述符虽然有数据可是不能读出来，这样实时性不能知足要求，大概的解决方案有如下几种：

1.使用多进程或者多线程，可是这种方法会形成程序的复杂，并且对与进程与线程的建立维护也须要不少的开销。（Apache服务器是用的子进程的方式，优势能够隔离用户）

2.用一个进程，可是使用非阻塞的I/O读取数据，当一个I/O不可读的时候马上返回，检查下一个是否可读，这种形式的循环为轮询（polling），这种方法比较浪费CPU时间，由于大多数时间是不可读，可是仍花费时间不断反复执行read系统调用。

3.异步I/O（asynchronous I/O），当一个描述符准备好的时候用一个信号告诉进程，可是因为信号个数有限，多个描述符时不适用。

4.一种较好的方式为I/O多路转接（I/O multiplexing）（貌似也翻译多路复用），先构造一张有关描述符的列表（epoll中为队列），而后调用一个函数，直到这些描述符中的一个准备好时才返回，返回时告诉进程哪些I/O就绪。select和epoll这两个机制都是多路I/O机制的解决方案，select为POSIX标准中的，而epoll为Linux所特有的。

区别（epoll相对select优势）主要有三：

1.select的句柄数目受限，在linux/posix_types.h头文件有这样的声明：#define __FD_SETSIZE    1024  表示select最多同时监听1024个fd。而epoll没有，它的限制是最大的打开文件句柄数目。

2.epoll的最大好处是不会随着FD的数目增加而下降效率，在selec中采用轮询处理，其中的数据结构相似一个数组的数据结构，而epoll是维护一个队列，直接看队列是否是空就能够了。epoll只会对"活跃"的socket进行操做---这是由于在内核实现中epoll是根据每一个fd上面的callback函数实现的。那么，只有"活跃"的socket才会主动的去调用 callback函数（把这个句柄加入队列），其余idle状态句柄则不会，在这点上，epoll实现了一个"伪"AIO。可是若是绝大部分的I/O都是“活跃的”，每一个I/O端口使用率很高的话，epoll效率不必定比select高（多是要维护队列复杂）。

3.使用mmap加速内核与用户空间的消息传递。不管是select,poll仍是epoll都须要内核把FD消息通知给用户空间，如何避免没必要要的内存拷贝就很重要，在这点上，epoll是经过内核于用户空间mmap同一块内存实现的。

2、接口

1）select

1. int select(int maxfdp1, fd_set *restrict readfds, fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict exceptfds, struct timeval *restrict tvptr);

struct timeval{

  long tv_sec;

  long tv_usec;

}

有三种状况：tvptr == NULL 永远等待；tvptr->tv_sec == 0 && tvptr->tv_usec == 0 彻底不等待；不等于0的时候为等待的时间。select的三个指针均可觉得空，这时候select提供了一种比sleep更精确的定时器。注意select的第一个参数maxfdp1并非描述符的个数，而是最大的描述符加1，一是起限制做用，防止出错，二来能够给内核轮询的时候提供一个上届，提升效率。select返回－1表示出错，0表示超时，返回正值是全部的已经准备好的描述符个数（同一个描述符若是读和写都准备好，对结果影响是+2）。

2.int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);  fd在描述符集合中非0，不然返回0

3.int FD_CLR(int fd, fd_set *fd_set); int FD_SET(int fd, fd_set *fdset) ;int FD_ZERO(fd_set *fdset);

用一段linux 中man里的话“FD_ZERO()  clears  a set.FD_SET() and  FD_CLR() respectively add and remove a given file descriptor from a set.  FD_ISSET() tests to see if a file descriptor is part of the set; this is useful after select() returns.”这几个函数与描述符的0和1不要紧，只是添加删除检测描述符是否在set中。

2）epoll

1.int epoll_create(int size);
建立一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不一样于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。须要注意的是，当建立好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下若是查看/proc/进程id/fd/，是可以看到这个fd的，因此在使用完epoll后，必须调用close()关闭，不然可能致使fd被耗尽。

2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
epoll的事件注册函数，它不一样与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create()的返回值，第二个参数表示动做，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；
第三个参数是须要监听的fd，第四个参数是告诉内核须要监听什么事，struct epoll_event结构以下：
struct epoll_event {
  __uint32_t events;  /* Epoll events */
  epoll_data_t data;  /* User data variable */
};

events能够是如下几个宏的集合：
EPOLLIN ：表示对应的文件描述符能够读（包括对端SOCKET正常关闭）；
EPOLLOUT：表示对应的文件描述符能够写；
EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来讲的。
EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完此次事件以后，若是还须要继续监听这个socket的话，须要再次把这个socket加入到EPOLL队列里

关于epoll工做模式ET，LT

LT(level triggered)是缺省的工做方式，而且同时支持block和no-block socket.在这种作法中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，而后你能够对这个就绪的fd进行IO操做。若是你不做任何操做，内核仍是会继续通知你的，因此，这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的表明．
ET (edge-triggered)是高速工做方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核经过epoll告诉你。而后它会假设你知道文件描述符已经就绪，而且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你作了某些操做致使那个文件描述符再也不为就绪状态了，可是请注意，若是一直不对这个fd做IO操做(从而致使它再次变成未就绪)，内核不会发送更多的通知(only once)

3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)等待事件的产生，相似于select()调用。参数events用来从内核获得事件的集合，maxevents告以内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于建立epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会当即返回，-1永久阻塞）。该函数返回须要处理的事件数目，如返回0表示已超时。