epoll

參考文獻(xiàn)
https://www.cnblogs.com/lojunren/p/3856290.html
https://www.51cto.com/article/717096.html
linux下的I/O復(fù)用epoll詳解
要深刻理解epoll，首先得了解epoll的三大關(guān)鍵要素：mmap、紅黑樹(shù)、鏈表。

IO多路復(fù)用

首先需要了解什么是IO多路復(fù)用
IO多路復(fù)用是一種同步的IO模型。利用IO多路復(fù)用模型，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程監(jiān)視多個(gè)文件句柄；一旦某個(gè)文件句柄就緒，就能夠通知到對(duì)應(yīng)應(yīng)用程序進(jìn)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作；沒(méi)有文件句柄就緒時(shí)就會(huì)阻塞應(yīng)用程序，從而釋放出CPU資源。
IO可以理解為，在操作系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在內(nèi)核態(tài)和用戶(hù)態(tài)之間的讀、寫(xiě)操作，大部分情況下是指網(wǎng)絡(luò)IO；
多路大部分情況下是指多個(gè)TCP連接，也就是多個(gè)Socket 或者多個(gè)Channel；
復(fù)用是指復(fù)用一個(gè)或多個(gè)線程資源。IO多路復(fù)用意思就是說(shuō)，一個(gè)或多個(gè)線程處理多個(gè) TCP 連接。盡可能地減少系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，無(wú)需創(chuàng)建和維護(hù)過(guò)多的進(jìn)程/線程。

三種實(shí)現(xiàn)IO多路復(fù)用的模型

分別是Select、poll 和 epoll。下面詳細(xì)介紹一下三種多路復(fù)用模型的基本原理和優(yōu)缺點(diǎn)：

select模型

它的基本原理是，采用輪詢(xún)和遍歷的方式。也就是說(shuō)，在客戶(hù)端操作服務(wù)器時(shí)，會(huì)創(chuàng)建三種文件描述符，簡(jiǎn)稱(chēng)FD。分別是writefds（寫(xiě)描述符）、readfds（讀描述符）和 exceptfds（異常描述符）。
而select會(huì)阻塞監(jiān)視這三種文件描述符，等有數(shù)據(jù)、可讀、可寫(xiě)、出異?；虺瑫r(shí)都會(huì)返回；
返回后通過(guò)遍歷fdset，也就是文件描述符的集合，來(lái)找到就緒的FD，然后，觸發(fā)相應(yīng)的IO操作。
它的優(yōu)點(diǎn)是跨平臺(tái)支持性好，幾乎在所有的平臺(tái)上支持。它的缺點(diǎn)也很明顯，由于select是采用輪詢(xún)的方式進(jìn)行全盤(pán)掃描，因此，隨著FD數(shù)量增多而導(dǎo)致性能下降。
因此，每次調(diào)用select()方法，都需要把FD集合從用戶(hù)態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)，并進(jìn)行遍歷。而操作系統(tǒng)對(duì)單個(gè)進(jìn)程打開(kāi)的FD數(shù)量是有限制的，一般默認(rèn)是1024個(gè)。雖然，可以通過(guò)操作系統(tǒng)的宏定義FD_SETSIZE修改最大FD數(shù)量限制，但是，在IO吞吐量巨大的情況下，效率提升仍然有限。

poll模型

poll 模型的原理與select模型基本一致，也是采用輪詢(xún)加遍歷，唯一的區(qū)別就是 poll 采用鏈表的方式來(lái)存儲(chǔ)FD。
所以，它的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是沒(méi)有最大FD的數(shù)量限制。
它的缺點(diǎn)和select一樣，也是采用輪詢(xún)方式全盤(pán)掃描，同樣也會(huì)隨著FD數(shù)量增多而導(dǎo)致性能下降。

epoll模型

由于select和poll都會(huì)因?yàn)橥掏铝吭黾佣鴮?dǎo)致性能下降，因此，才出現(xiàn)了epoll模型。
epoll模型是采用時(shí)間通知機(jī)制來(lái)觸發(fā)相關(guān)的IO操作。它沒(méi)有FD個(gè)數(shù)限制，而且從用戶(hù)態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)只需要一次。它主要通過(guò)系統(tǒng)底層的函數(shù)來(lái)注冊(cè)、激活FD，從而觸發(fā)相關(guān)的 IO 操作，這樣大大提高了性能。
epoll模型最大的優(yōu)點(diǎn)是將輪詢(xún)改成了回調(diào)，大大提高了CPU執(zhí)行效率，也不會(huì)隨FD數(shù)量的增加而導(dǎo)致效率下降。當(dāng)然，它也沒(méi)有FD數(shù)量限制，也就是說(shuō)，它能支持的FD上限是操作系統(tǒng)的最大文件句柄數(shù)。一般而言，1G 內(nèi)存大概支持 10 萬(wàn)個(gè)句柄。分布式系統(tǒng)中常用的組件如Redis、Nginx都是優(yōu)先采用epoll模型。
它的缺點(diǎn)是只能在Linux下工作。

對(duì)比

epool模型工作原理

主要是通過(guò)調(diào)用以下三個(gè)系統(tǒng)函數(shù)來(lái)注冊(cè)、激活FD，從而觸發(fā)相關(guān)的 IO 操作：
（1）epoll_create()函數(shù)，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)在Linux內(nèi)核里面申請(qǐng)一個(gè)B+樹(shù)結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，然后，返回epoll對(duì)象，也是一個(gè)FD。
（2）epoll_ctl()函數(shù)，每新建一個(gè)連接的時(shí)候，會(huì)同步更新epoll對(duì)象中的FD，并且綁定一個(gè) callback回調(diào)函數(shù)。

（3）epoll_wait()函數(shù)，輪詢(xún)所有的callback集合，并觸發(fā)對(duì)應(yīng)的 IO 操作
文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-664310.html

到了這里，關(guān)于linux--epoll的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！