linux c++ select/poll/epoll 的个人见解

原理

Select
通过设置或者检查存放在数据结构 fd_set 中的标志位的来鉴别事件。Fd_set是一个输入输出参数，用户通过设置(FD_SET)相应的标志位标识关注的描述符，经内核拷贝到内核空间；内核根据输入fd_set 扫描对应的描述符，新建另一fd_set标识活跃的描述符，扫描完毕后将含有活跃描述符的fd_set 拷贝到用户空间。用户检查(FD_ISSET)内核输出的fd_set 确定活跃的描述符。（进程的fd的分配都是从3开始的，0、1、2已经用作标准输入，输出和错误？而fd_set的每一位对应一个fd。）

Poll
poll与select相似，poll用结构体标识一个fd，将关注的事件合并用events位标识。用户将关注的fd对应的结构体添加到数组中，并从用户空间拷贝到内核空间。内核轮询数组标识的fd，如有就绪fd这设置对应结构体的revents标志位，并继续遍历，最后将结构体数组拷贝到用户空间，用户检查revents标识并进行处理。如遍历完仍未有fd就绪，则挂起当前进程，直到再次被调度，被唤醒后再次遍历结构数组。采用“水平触发”的侦测方式，如检测到fd就绪后，没处理，那么下次epoll时会再次报告该fd。

Epoll
Epoll在用户空间和内核使用mmap方式传递数据（epoll_ctl函数添加关注的fd），避免了复制开销。Epoll使用就绪通知的模式，内核将就绪的fd添加到就绪队列中并返回，epoll_wait收到的都是就绪的fd。支持两种侦测方式，“边沿触发”和“边沿触发”，当采用“水平触发”（默认）的侦测方式，有poll相同的问题。

进程管理最大文件描述符

Select
由宏定义FD_SETSIZE决定，用一个unsigned long数组表示。一般FD_SETSIZE定义位1024，可以修改FD_SETSIZE来改变select管理描述符的数量。

Poll
基于链表存储，无上限，但受内存上限限制

Epoll
同poll。

效率

Select
内核和用户空间使用内核拷贝的方式交互数据，无论内核和用户空间，都需要轮询整个fd_set,当随管理的fd增加时，效率会呈线性下降。

Poll
同select

Epoll
Epoll没有内核拷贝，而且只返回就绪的fd。在侦听大量不活跃的fd时，效率比较高。但在侦听少量活跃的fd时，性能不如前两者。因为epoll使用了复杂算法。