I/O复用——poll和epoll

I/O复用的出现，使得程序能够同时监听多个文件描述符，并在提高程序性能方面发挥了重要作用，其中I/O复用使用最多的情景是TCP服务器要同时处理监听socket和连接socket。

虽然I/O复用具有监听多个文件描述符的功能，但是其本质上是阻塞的，因为当多个文件描述符就绪时，程序自身只能按顺序依次处理每一个文件描述符，这看起来像是程序在串行执行，并不能实现并发(实现并发只能依靠多进程和多线程编程)。

在Linux系统下，实现I/O复用的系统调用主要是select、poll、epoll。这里我们只介绍poll和epoll。

首先来看一下poll。

poll

poll系统调用是在指定的时间内，轮询一定数量的文件描述符，来测试其中有没有就绪的文件描述符，这一点基本与select一样。poll函数原型如下：

int poll(struct pollfd *fds,nfds_t nfds,int timeout)		//需要引用头文件

下面我们来分析一下每一个参数的作用

1. 参数fds是一个pollfd结构类型的数组，它指定所有用户关注的文件描述符上发生的可读、可写、和异常等事件。pollfd结构体定义如下：

struct pollfd
{
	int fd;					//用户关注的文件描述符
	short events;		//用户关注的事件
	short revents;		//由内核修改，表示发生的事件集合
	}

2. 参数nfds表示数组的长度，元素的个数，或者用户关注的文件描述符个数
3. 参数timeout表示超时时间
4. 返回值为int，返回-1表示出错，0表示超时，>0则表示就绪文件描述符的个数

相比于select系统调用，poll使得：

• 用户关注的事件类型更多
• 内核修改的文件描述符和用户关注的文件描述符分开表示，并且每次调用不需要重新设置
• 文件描述符不再是按位表示，而是采用int类型，所以用户关注的文件描述符取值范围比以前更大，文件描述符用户可以自己设置。

epoll

首先epoll是Linux系统特有的I/O复用函数，与select和poll有着很大的差异。

1. epoll使用一组函数来监听用户关注的文件描述符
2. epoll将用户关注的文件描述符存放在内核里的一个事件表中，每次调用不需要重复传入文件描述符集或事件集
3. epoll需要使用额外的文件描述符来唯一标识内核中的事件表

epoll的一组函数：

int epoll_create(int size);		//用来创建内核事件表 
int epoll_ctl(int epollfd,int op,int fd,struct epoll_event *event);
//设置(添加，修改，删除)内核事件表的文件描述符的事件
epoll_wait(int epollfd,struct epoll_event *event,int maxevents,int timeout);

epoll和poll的区别：

1. 返回的文件描述符不同。poll返回所有用户关注的文件描述符（就绪的和未就绪的），epoll只返回就绪的文件描述符，所以poll用户程序检测就绪文件描述符的时间复杂度为O(n),epoll则为O(1);
2. 函数数量不同。poll系统调用只有poll一个函数，epoll系统调用则是一组函数，分别是：

函数	功能
epoll_create	创建文件描述符
epoll_ctl	操作epoll内核事件表
epoll_wait	检测文件描述符上的事件

3. 函数参数不同。poll将用户关注的事件类型和内核修改的事件类型分离开表示，而epoll则是由内核事件表维护用户关注的文件描述符上的事件类型；
4. 调用时文件描述符的拷贝不同。poll每次调用都需要将用户空间的数据拷贝到内核空间，返回时又将内核空间的数据再拷贝到用户空间，而epoll只会调用epoll_ctl时拷贝一次，epoll_wait调用时只从内核空间向用户拷贝就绪的文件描述符；
5. 内核实现方式不同。poll采用轮询的方式检测就绪事件，epoll则采用回调方式；
6. 支持的工作模式不同。poll只能在LT模式下工作，epoll则支持更高效的ET模式。