selset、poll、epoll的优缺点

2018-08-16

Select

Select用来实现多路复用输入/输出模型
1.Select系统调用是用来让我们程序监视多个文件描述符的状态变化
2.程序会停在select这里等待，直到被监视文件描述符有了一个或者多个发生了状态改变；

函数原型：

1 2	#include <sys/select.h> int select(int nfds, fd_set* readfds,fd_set writefds,fd_set exceptfds,struct timeval *timeout);

1.参数ndfs是需要监视的最大的文件描述符值+1。
2.rdset,wrset,exset分别对应需要检测的可读文件描述符的集合，可写文件描述符集合及异常文件描述符集合。
3.参数timeout为结构timeval, 用来设置Select的等待时间。
4.关于fd_set结构:其实这个结果是一个整形数组，更严格的说，它是一个位图，使用位图对应的位来表示需要监视的文件描述符。
系统提供了一组fd_set调用接口，用来操作位图。

void FD_CLR(int fd,fd_set * set);//用来清除描述词组set中的相关fd位
int FD_ISSET(int fd,fd_set * set);//用来测试描述词组set相关fd位是否为真
void FD_SET(int fd, fd_set * set);//用来设置描述词组set中相关fd的位
void FD_ZERO(fd_set* set);//用来清除描述词组中set的全部位

函数返回值：
1.执行成功返回文件描述符的改变个数。
2。如果返回0代表timewait时间超时，没有返回。
3.当返回-1，出现错误。

Select的特点：
1.可监控文件描述符个数sizeof(fd_set)的值，每个比特位表示监控一个文件描述符。
2.将fd加入select监控集的同时还要使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd.用于返回数据与源数据比较，二是select返回会将没事发生的文件描述符删除，但每次开始select需要重新设置，扫描array取得fd最大值maxfd，用于select的第一个参数。

Select的缺点：
1.每次调用select都需要手动设置fd集合，从接口使用角度来说也非常不便。
2.每次调用select，都需要从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很大时会很大。
3.每次的调用传入的select都需要在内核遍历传进来的所有fd，这个开销在fd很大时会很大。

poll

int poll(struct poll* fds，nfds_t nfds，int timeout);
//pollfd结构

struct pollfd
{
int fd;
short events;
short revents;  
}

参数说明：fds是一个poll函数监听的结构列表，每一个元素中，包含了三部分内容：文件描述符，监听的事件、返回事件的集合。
ndfs表示fds数组的长度。
timeout表示poll函数的超时时间，单位是毫秒（ms)。

返回值：小于0表示出错，等于0表示等待超时，大于0表示poll由于监听的文件描述符就绪而返回。

poll的优点：
1.不同与select使用3个位图来表示三个fd_set的方式，poll使用一个pollfd的指针实现。
2.pollfd结构包含了要监视的event和发生的envent，不再使用select参数-值传递的方式，接口使用比select更方便。
3.poll并没有最大数量限制。

poll的缺点：
当poll中监听的文件描述符数目增多时：
1.和select一样，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符。
2.每次调用poll都需要把大量客户端在一时刻可能只有很少的处于就绪状态，因此随着监视描述符数量上升，其效率也会线性下降。

epoll

epoll是为了处理大量句柄，而对poll的改进。
epoll的相关调用.

int epoll_create(int size);
//创建一个epoll句柄
int epoll_creat(int size)//size常忽略
int epoll_ctl(int epfd,int op ,int fd,struct epoll_event *event);//epoll的时间注册函数

其中epoll_ctl第一个参数是 epoll_creat的返回值，第二个参数表示动作，用三个宏表示，第三个参数表示要监听的fd,第四个参数是要告诉内核需要监听什么事。

1	int epoll_wait(int epfd,struct epoll_evnet* events,int maxevents,int timeout );

1.参数events是分配好的epoll_event数组。
2.epoll将会把发生的时间赋值到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，不会去帮我们在用户态中分配内存）。
3.maxevents告诉enents有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_creat()时的size。
4.参数timeout是超时时间。
5.如果调用函数成功，返回对应I/O上已经准备好的文件描述符数目，如果返回0表示已超时，返回小于0表示函数失败。

因此使用epoll的过程就是三部曲：
1.调用epoll_creat创建一个epoll句柄。
2.调用epoll_ctr,将要监控的文件描述符进行注册
3.调用epoll_wait,等待文件描述符就绪。

epoll的优点：
1.文件描述符数目无上限。
2.基于事件就绪通知方式：一旦被监听的某个文件描述符就绪，内核会采用类似于回掉函数，迅速激活文件描述符。
3.维护就绪队列：当文件描述符就绪，就会被放到把内核中的一个就绪队列，这样调用epoll_wait就绪文件描述符的时候，只取队列元素即可，操作的时间复杂度是O(1)。
4.内存映射机制：内核直接将就绪队列通过mmap的方式映射到用户态，避免了拷贝内存的开销。

本文总阅读量次