select,poll和epoll的区别
linux中select、poll、epoll原理 -回复
linux中select、poll、epoll原理-回复Linux中的select、poll和epoll是用于实现I/O多路复用的机制。
在传统的同步I/O模型中,一个线程只能处理一个I/O操作,无法同时处理多个I/O操作。
而利用这些I/O多路复用的机制,可以同时监听多个文件描述符的I/O事件,从而实现一个线程同时处理多个I/O操作的能力。
首先,我们从select机制开始介绍。
select是最早出现的一种I/O多路复用的机制。
它的原理是通过调用系统调用select,将用户感兴趣的文件描述符和事件类型传递给内核,然后让内核来检测文件描述符上是否发生了用户感兴趣的事件。
select的函数原型如下:cint select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set*exceptfds, struct timeval *timeout);参数nfds表示文件描述符的数量,readfds、writefds和exceptfds分别用于传递用户感兴趣的读、写和异常事件的文件描述符集合。
timeout 是超时时间,用于设定select函数的等待时间。
select的原理是将用户传递的文件描述符集合拷贝到内核中,然后在内核中遍历这些文件描述符,检测是否有感兴趣的事件发生。
具体的伪代码如下:1. 将用户传递的文件描述符集合拷贝到内核中;2. 在内核中遍历这些文件描述符,检测是否有读、写或异常事件发生;3. 将发生事件的文件描述符添加到返回的文件描述符集合中。
select机制的优点是简单易用,适用于处理并发连接数不大的情况。
但是它也有一些缺点。
首先,select将用户感兴趣的文件描述符集合传递给内核,内核需要遍历这些文件描述符,如果文件描述符数量很大,会导致内核遍历的时间开销较大。
其次,select对文件描述符集合的管理采用的是线性查找的方式,当文件描述符数量较大时,效率较低。
select poll epoll原理
select poll epoll原理一、概述select、poll、epoll 都是常见的 I/O 多路复用机制,实现高效的 I/O 操作,提高程序的性能。
这三种机制都是通过在一个线程中处理多个文件描述符的 I/O 事件实现高并发。
本文将介绍 select、poll、epoll 的原理。
二、selectselect 是最早的 I/O 多路复用机制之一,提出于1983 年。
select 的基本原理是将一些文件描述符添加到一个 fd_set 集合中,通过 select 函数等待这些 fd_set 集合中的文件描述符中有一个或多个就绪,然后在这些文件描述符上执行 I/O 操作。
select 函数可以设置一个超时时间,当超时时间到达后若 fd_set 集合中没有就绪的文件描述符,则返回 0。
select 的缺点是效率低下。
在处理大量文件描述符时会采用轮询的方式,每次遍历所有文件描述符查看是否有就绪的 I/O 事件,需要大量的 CPU 资源,并且 select 的 fd_set 集合最大长度受到系统宏 FD_SETSIZE 的限制,通常不超过 1024。
三、pollpoll 函数是对 select 函数的一次改进,也是 I/O 多路复用机制中比较常见的一种。
poll 的基本原理是将一些文件描述符添加到一个 pollfd 数组中,通过 poll 函数等待这些数组中的文件描述符中有一个或多个就绪,然后在这些文件描述符上执行 I/O 操作。
与 select 不同的是,poll 数组不受数量限制,我们可以根据需要动态调整数组长度。
poll 函数也可以设置超时时间,当超时时间到达后若 pollfd 数组中没有就绪的文件描述符,则返回0。
poll 的缺点是仍然存在效率问题。
poll 在处理大量文件描述符时,每次都需要遍历整个 pollfd 数组,查看是否有就绪的 I/O 事件。
四、epollepoll 是 Linux 下的一种 I/O 多路复用机制,也是效率最高的一种。
epoll select
对于第三个缺点,epoll没有这个限制,它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。
总结:
1、select,poll实现需要自己不断轮询所有fd集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll_wait不断轮询就绪链表,期间也可能多次睡眠和唤醒交替,但是它是设备就绪时,调用回调函数,把就绪fd放入就绪链表中,并唤醒在epoll_wait中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替,但是select和poll在“醒着”的时候要遍历整个fd集合,而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来的性能提升。
wait_queue_func_t func)
{
q->flags = 0;
q->private = NULL;
q->func = func;
}
可以看到,总体和select的实现是类似的,只不过它是创建了一个eppoll_entry结构pwq,只不过pwq->wait的func成员被设置成了回调函数ep_poll_callback(而不是default_wake_function,所以这里并不会有唤醒操作,而只是执行回调函数),private成员被设置成了NULL。最后吧pwq->wait链入到whead中(也就是设备等待队列中)。这样,当设备等待队列中的进程被唤醒时,就会调用ep_poll_callback了。
再看一下epoll:
/*
select,poll,epoll
select,poll,epoll因为select、poll、epoll都是IO复用模型的解决方案,它们最终的目标都是为了解决单个应用进程(从应用的角度来看这里也可以理解为单个线程,从系统的角度来看这里面向的就是应用进程)能同时处理多个网络连接的问题,如果不了解IO复用模型,建议先看下这篇。
从宏观上如果系统要对外提供一个进程可以监控多个连接的方法的话,那么实现这个方法需要考虑的问题主要是下面几条,而select、poll、epoll 他们的不同之处也都是围绕着这几点展开的:1、系统如何知道进程需要监控哪些连接和事件(也就是fd)。
2、系统知道进程需要监控的连接和事件后,采用什么方式去对fd进行状态的监控。
3、系统监控到活跃事件后如何通知进程。
应用进程想要通过select 去监控多个连接(也就是fd)的话需要经向大概如下的流程:1、在调用select之前告诉select 应用进程需要监控哪些fd可读、可写、异常事件,这些分别都存在一个fd_set数组中。
2、然后应用进程调用select的时候把3个fd_set传给内核(这里也就产生了一次fd_set在用户空间到内核空间的复制),内核收到fd_set后对fd_set进行遍历,然后一个个去扫描对应fd是否满足可读写事件。
3、如果发现了有对应的fd有读写事件后,内核会把fd_set里没有事件状态的fd句柄清除,然后把有事件的fd返回给应用进程(这里又会把fd_set从内核空间复制用户空间)。
4、最后应用进程收到了select返回的活跃事件类型的fd句柄后,再向对应的fd发起数据读取或者写入数据操作。
通过上面的图我想你已经大概了解了select的工作模式,select 提供一种可以用一个进程监控多个网络连接的方式,但也还遗留了一些问题,这些问题也是后来select面对高并发环境的性能瓶颈。
1、每调用一次select 就需要3个事件类型的fd_set需从用户空间拷贝到内核空间去,返回时select也会把保留了活跃事件的fd_set返回(从内核拷贝到用户空间)。
linux中select、poll、epoll原理
linux中select、poll、epoll原理select、poll和epoll是Linux下常用的I/O多路复用技术,都用于实现高效的事件驱动型的网络编程。
1. select(选择)select是最古老的I/O多路复用机制,它通过在套接字上设置阻塞(阻塞方式)进行等待,一旦有文件描述符准备就绪(可读、可写等),则返回。
select使用fd_set集合来保存要监听的文件描述符,因此其监听的文件描述符数量受到系统给定的FD_SETSIZE限制。
select的实现原理是:在内核中创建一个称为“等待队列”的数据结构(fd_set),该队列保存了需要等待的文件描述符,当某个文件描述符就绪时,会通过和用户进程的映射表通知用户进程。
select通过轮询所有注册的文件描述符,检查哪些文件描述符已经准备好,并将准备好的文件描述符从用户态拷贝到内核态。
select的缺点是每次调用都需要轮询全部的注册文件描述符,效率较低。
2. poll(轮询)poll是在select的基础上进行改进的多路复用技术。
poll与select的最大区别在于,它没有限制文件描述符的数量,并且使用了一个pollfd结构体数组来保存每个文件描述符及其关注的事件。
poll在内核中创建一个称为“等待队列”的数据结构,该队列保存了需要等待的文件描述符,当某个文件描述符就绪时,会通过和用户进程的映射表通知用户进程。
poll的实现原理是:将用户进程注册要监听的文件描述符及其关注的事件存储在内核中的一个事件表中,当发生事件时,内核会将该事件存储在内核态的事件表中,并通知用户进程。
与select不同的是,poll只需在事件发生时拷贝某些信息到内核态,而不需要拷贝全部的文件描述符。
poll的缺点是,当注册的文件描述符数量较大时,每次调用poll都需要遍历整个事件表,效率较低。
3. epoll(事件通知)epoll是Linux特有的一种I/O多路复用机制,通过内核与用户空间的共享内存来实现高效的事件通知。
1、select、poll和epoll的优缺点
1、select、poll和epoll的优缺点1.select:select本质上是通过设置或者检查存放fd标志位的数据结构数据结构来进⾏下⼀步的处理,时间复杂度:O(n) 缺点: 1)、每次调⽤select,都需要把fd集合从⽤户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时会很⼤; 2)、同时每次调⽤select都需要在内核遍历传递进来的所有fd,这个开销在fd很多时也很⼤; 3)、单个进程可监视的fd数量被限制; 4)、对socket进⾏扫描是线性扫描;优点: 1)、select的可移植性更好,在某些Unix系统上不⽀持poll()。
2)、select对于超时值提供了更好的精度:微秒,⽽poll是毫秒。
2.poll:poll本质上和select没有区别,它将⽤户传⼊的数组拷贝到内核空间,然后查询每个fd对应的设备状态,如果设备就绪则在设备等待对垒中加⼊⼀项继续遍历,如果遍历完所有fd后没有发现就绪设备,则挂起当前进程,知道设备就绪或者主动超时,被唤醒后它⼜要再次遍历fd这个过程经理了多次⽆谓的遍历。
时间复杂度O(n)缺点: 1)、⼤量的fd的数组被整体复制于⽤户态和内核地址空间之间,⽽不管这样的复制是不是有意义; 2)、与select⼀样,poll返回后,需要轮询pollfd来获取就绪的描述符。
优点: 1)、poll() 不要求开发者计算最⼤⽂件描述符加⼀的⼤⼩。
2)、poll() 在应付⼤数⽬的⽂件描述符的时候速度更快,相⽐于select。
3)、它没有最⼤连接数的限制,原因是它是基于链表来存储的。
3.epoll:epoll可以理解为event poll,不同于忙轮询和⽆差别轮询,epoll会把哪个流发⽣了怎样的I/O事件通知我们。
所以我们说epoll实际上是事件驱动(每个事件关联上fd)的,此时我们对这些流的操作都是有意义的。
(复杂度降低到了O(1))缺点: 1)、相对select来说, epoll的跨平台性不够⽤只能⼯作在linux下, ⽽select可以在windows linux apple上使⽤。
linux中select、poll、epoll原理详解
linux中select、poll、epoll原理详解目录1. 引言1.1 背景和意义1.2 结构概述1.3 目的2. select原理详解2.1 基本概念2.2 使用方法2.3 应用场景3. poll原理详解3.1 基本概念3.2 使用方法3.3 应用场景4. epoll原理详解4.1 基本概念4.2 使用方法4.3 应用场景5. 结论5.1 对比分析选择合适的IO多路复用器5.2 总结与展望引言1.1 背景和意义在计算机网络编程中,同时监听多个文件描述符的可读、可写和异常事件是一项基本任务。
为了高效地处理这些事件,Linux提供了三种IO多路复用器:select、poll和epoll。
它们允许程序通过一次系统调用就能同时监听多个文件描述符,并在有可读、可写或异常事件发生时进行相应的处理。
使用IO多路复用器可以避免使用阻塞式IO或者轮询方式造成的性能损失,提高了程序的效率和响应速度。
尤其对于具有大量并发连接的服务器程序来说,选择合适的IO多路复用器可以极大地提升系统性能。
1.2 结构概述本文将详细解析Linux中三种IO多路复用器的原理和使用方法,包括select、poll和epoll。
对于每种IO多路复用器,我们将介绍其基本概念、使用方法以及适用场景。
通过深入理解这些IO多路复用器的工作原理,我们可以更好地掌握它们的特点及优缺点,并根据实际需求选择合适的方式来进行网络编程。
1.3 目的本文旨在帮助读者全面了解Linux中select、poll和epoll的原理和使用方法,以及它们在网络编程中的应用场景。
在深入理解这些IO多路复用器的基础上,读者可以根据实际需求灵活选择合适的IO多路复用器,提升程序的性能和可扩展性。
在接下来的文章中,我们将逐一介绍select、poll和epoll的原理详解、使用方法和应用场景,并进行对比分析,最后总结归纳各种IO多路复用器的特点及适用情况。
2. select原理详解2.1 基本概念在Linux系统中,select是一种常用的I/O多路复用机制,它可以监视多个文件描述符的状态是否满足某种条件,在有一或多个文件描述符就绪时通知进程进行相应的 I/O操作。
LinuxIO模式及select、poll、epoll详解
LinuxIO模式及select、poll、epoll详解讨论Linux环境下的network IO。
⼀、概念说明 1、内核态(内核空间)和⽤户态(⽤户空间)的区别和联系? ⽤户空间是⽤户进程所在的内存区域,系统空间是操作系统所在的内存区域。
为了保证内核的安全,处于⽤户态的程序只能访问⽤户空间,⽽处于内核态的程序可以访问⽤户空间和内核空间。
2、⽂件描述符fd Linux将所有设备都当做⽂件来处理,⽂件描述符来标识每个⽂件对象。
当程序打开⼀个现有⽂件或者创建⼀个新⽂件时,内核向进程返回⼀个⽂件描述符。
3、缓存IO Linux的缓存IO机制中,操作系统会将IO的数据缓存在⽂件系统的页缓存中,也就是说,数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区,然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应⽤程序的地址空间。
⼆、IO模式 对于⼀次IO访问(以read为例),数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中,然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应⽤程序的地址空间。
所以说,当⼀个read操作发⽣时,会奖励两个阶段: 1、等待数据准备(Waiting for the data to be ready) 2、将数据从内核拷贝到进程中(Copy the data from kernel to the process) linux系统产⽣了下⾯五种⽹络模式的⽅案: 1、阻塞IO(blocking IO) 2、⾮阻塞IO(nonblocking IO) 3、IO多路复⽤(IO multiplexing) 4、信号驱动IO(signal driven IO)不常⽤ 5、异步IO (asynchronous IO)三、集中IO 1、阻塞IO 当⽤户进程调⽤了recvfrom这个系统调⽤,kernel就开始了IO的第⼀个阶段:准备数据(对于⽹络IO来说,很多时候数据在⼀开始还没有到达。
⽐如,还没有收到⼀个完整的UDP 包。
这个时候kernel就要等待⾜够的数据到来)。
linux多路复用技术通俗讲解
linux多路复用技术通俗讲解
Linux多路复用技术是指通过一种机制,可以在一个进程中同时监控多个输入/输出(I/O)事件,从而实现高效的资源利用和并发处理。
通俗地说,就是可以通过一条电话线同时接听多个电话,而不需要一次只接听一个电话。
在Linux中,多路复用技术主要有三种实现方式:select、poll和epoll。
1. select是最早的多路复用技术,它通过一个文件描述符集合来监视多个文件描述符的状态变化。
当某个文件描述符就绪(可读、可写或异常)时,select函数会返回,并告诉程序该文件描述符已经就绪,然后程序可以进行相应的操作。
但是select的效率相对较低,因为每次调用都需要线性扫描所有的文件描述符。
2. poll是select的改进版本,它使用链表来存储文件描述符,解决了select的效率问题。
poll的原理与select 类似,也会将就绪的文件描述符返回给程序,程序再进行相应的操作。
3. epoll是Linux特有的多路复用技术,相比于select 和poll,它具有更高的性能。
epoll使用事件驱动的方式,当文件描述符就绪时,内核会通过回调函数将就绪的文件描述符添加到一个就绪队列中,程序只需要遍历这个就绪队列,就可以知道哪些文件描述符已经就绪。
同时,epoll还支持
边缘触发和水平触发两种模式,提供了更灵活的事件通知机制。
多路复用技术在网络编程中广泛应用,通过使用select、poll或epoll,程序可以同时监听多个套接字的I/O事件,从而实现高效的服务器端编程。
通过合理选择合适的多路复用技术,并结合非阻塞I/O,可以充分利用系统资源,提高程序的并发处理能力。
Linux网络编程的5种IO模型:多路复用(select、poll、epoll)
Linux⽹络编程的5种IO模型:多路复⽤(select、poll、epoll)背景我们在上⼀讲中,对于其中的阻塞/⾮阻塞IO 进⾏了说明。
这⼀讲我们来看多路复⽤机制。
IO复⽤模型 ( I/O multiplexing )所谓I/O多路复⽤机制,就是说通过⼀种机制,可以监视多个描述符,⼀旦某个描述符就绪(⼀般是读就绪或者写就绪),能够通知程序进⾏相应的读写操作。
这种机制的使⽤需要额外的功能来配合: select、poll、epollselect、poll,epoll本质上都是同步I/O,因为他们都需要在读写事件就绪后⾃⼰负责进⾏读写,也就是说这个读写过程是阻塞的。
select时间复杂度O(n)它仅仅知道了,有I/O事件发⽣了,却并不知道是哪那⼏个流(可能有⼀个,多个,甚⾄全部),我们只能⽆差别轮询所有流,找出能读出数据,或者写⼊数据的流,对他们进⾏操作。
所以select具有O(n)的⽆差别轮询复杂度,同时处理的流越多,⽆差别轮询时间就越长。
poll时间复杂度O(n)poll本质上和select没有区别,它将⽤户传⼊的数组拷贝到内核空间,然后查询每个fd对应的设备状态,但是它没有最⼤连接数的限制,原因是它是基于链表来存储的.epoll时间复杂度O(1)epoll可以理解为event poll,不同于忙轮询和⽆差别轮询,epoll会把哪个流发⽣了怎样的I/O事件通知我们。
所以我们说epoll实际上是事件驱动(每个事件关联上fd)的,此时我们对这些流的操作都是有意义的。
(复杂度降低到了O(1))在多路复⽤IO模型中,会有⼀个内核线程不断去轮询多个socket的状态,只有当真正读写事件发⽣时,才真正调⽤实际的IO读写操作。
因为在多路复⽤IO模型中,只需要使⽤⼀个线程就可以管理多个socket,系统不需要建⽴新的进程或者线程,也不必维护这些线程和进程,并且只有在真正有读写事件进⾏时,才会使⽤IO资源,所以它⼤⼤减少了资源占⽤。
python之IO多路复用(二)——select、poll、epoll详解
python之IO多路复⽤(⼆)——select、poll、epoll详解select,poll,epoll都是IO多路复⽤的机制。
I/O多路复⽤就是通过⼀种机制使⼀个进程可以监视多个描述符,⼀旦某个描述符就绪(⼀般是读就绪或者写就绪),能够通知程序进⾏相应的读写操作。
select,poll,epoll本质上都是同步I/O,因为他们都需要在读写事件就绪后⾃⼰负责进⾏读写,也就是说这个读写过程是阻塞的异步I/O则⽆需⾃⼰负责进⾏读写,异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到⽤户空间。
sellect、poll、epoll三者的区别 :select:⽬前⽀持⼏乎所有的平台默认单个进程能够监视的⽂件描述符的数量存在最⼤限制,在linux上默认只⽀持1024个socket可以通过修改宏定义或重新编译内核(修改系统最⼤⽀持的端⼝数)的⽅式提升这⼀限制内核准备好数据后通知⽤户有数据了,但不告诉⽤户是哪个连接有数据,⽤户只能通过轮询的⽅式来获取数据假定select让内核监视100个socket连接,当有1个连接有数据后,内核就通知⽤户100个连接中有数据了但是不告诉⽤户是哪个连接有数据了,此时⽤户只能通过轮询的⽅式⼀个个去检查然后获取数据这⾥是假定有100个socket连接,那么如果有上万个,上⼗万个呢?那你就得轮询上万次,上⼗万次,⽽你所取的结果仅仅就那么1个。
这样就会浪费很多没⽤的开销只⽀持⽔平触发每次调⽤select,都需要把fd集合从⽤户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时会很⼤同时每次调⽤select都需要在内核遍历传递进来的所有fd,这个开销在fd很多时也会很⼤poll:与select没有本质上的差别,仅仅是没有了最⼤⽂件描述符数量的限制只⽀持⽔平触发只是⼀个过渡版本,很少⽤epoll:Linux2.6才出现的epoll,具备了select和poll的⼀切优点,公认为性能最好的多路IO就绪通知⽅法没有最⼤⽂件描述符数量的限制同时⽀持⽔平触发和边缘触发不⽀持windows平台内核准备好数据以后会通知⽤户哪个连接有数据了IO效率不随fd数⽬增加⽽线性下降使⽤mmap加速内核与⽤户空间的消息传递⽔平触发与边缘触发:⽔平触发:将就绪的⽂件描述符告诉进程后,如果进程没有对其进⾏IO操作,那么下次调⽤epoll时将再次报告这些⽂件描述符,这种⽅式称为⽔平触发边缘触发:只告诉进程哪些⽂件描述符刚刚变为就绪状态,它只说⼀遍,如果我们没有采取⾏动,那么它将不会再次告知,这种⽅式称为边缘触发理论上边缘触发的性能要更⾼⼀些,但是代码实现相当复杂。
c语言中的poll epoll select
在C语言中,poll,epoll和select都是用于实现I/O多路复用的方法。
它们可以让程序同时处理多个I/O事件,例如多个网络连接或多个文件描述符。
1.poll:这是最早的I/O多路复用方法之一。
其基本原理是轮询所有的文件描述符,查看它们的状态是否发生变化。
如果某个文件描述符的状态发生变化(例如,数据可以读取或写入),那么poll就会返回,告诉我们哪个文件描述符状态发生了变化。
这种方法效率不高,因为需要遍历所有的文件描述符。
2.epoll:这是Linux特有的I/O多路复用方法。
相比poll,epoll有更好的性能,因为它只在事件发生时才通知你,而不是轮询所有的文件描述符。
此外,epoll还支持边缘触发模式(edge-triggered mode),在这种模式下,只有在数据真正发生变化时才会被通知,而不是在数据准备好读取或写入时就被通知。
3.select:select方法是所有这些方法中最复杂的,但也是最灵活的。
它可以同时监视多个文件描述符,当其中任何一个文件描述符的状态发生变化时,就会返回。
然而,select的一个主要缺点是它不能用于非阻塞的I/O操作,也就是说,如果一个文件描述符不能读取或写入数据,select会阻塞调用线程直到它可以读取或写入数据。
以下是这些函数的基本用法:●poll:使用struct pollfd结构体来设置要监控的文件描述符和监控的模式(读、写、异常等),然后调用poll()函数来等待事件的发生。
●epoll:使用epoll_ctl()函数来添加要监控的文件描述符和监控的事件(读、写、异常等),然后调用epoll_wait()函数来等待事件的发生。
●select:使用fd_set数据类型来存储要监控的文件描述符集合,然后调用select()函数来等待事件的发生。
注意:这些方法的使用可能会因操作系统的不同而有所不同,具体的使用方法和细节需要参考你正在使用的操作系统的相关文档。
三种模式的简介与比较
select模型的关键是使用一种有序的方式,对多个套接字 进行统一管理与调度 。 精品课件
Page 3
函数原型:
int select (int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
select,poll,epoll三种通信模式的比较
主要介绍三种模式的基本内容,以及三种模式对比的优缺 点
精品课件
select为什么会出现
先看一下下面的这句代码: int iResult = recv(s, buffer,1024); 这是用来接收数据的,在默认的阻塞模式下的套接字里,
recv会阻塞在那里,直到套接字连接上有数据可读,把数 据读到buffer里后recv函数才会返 回,不然就会一直阻 塞在那里。在单线程的程序里出现这种情况会导致主线程 (单线程程序里只有一个默认的主线程)被阻塞,这样整 个程序被锁死在这里,如果永远没数据发送过来,那么程 序就会被永远锁死。这个问题可以用多线程解决,但是在 有多个套接字连接的情况下,这不是一个好的选择,扩展 性很差。 再看代码:
精品课件
Page 2
int iResult = ioctlsocket(s, FIOBIO, (unsigned long *)&ul);
iResult = recv(s, buffer,1024);
这一次recv的调用不管套接字连接上有没有数据可以接收 都会马上返回。原因就在于我们用ioctlsocket把套接字 设置为非阻塞模式了。不过 你跟踪 一下就会发现,在没 有数据的情况下,recv确实是马上返回了,但是也返回了 一个错误:WSAEWOULDBLOCK,意思就是请求的操作没有成 功完成。 看到这里很多人可能会说,那么就重复调用 recv并检查返回值,直到成功为止,但是这样做效率很成 问题,开销太大。
linux多路io复用方法
linux多路io复用方法Linux多路IO复用方法是在Linux系统中实现高效IO操作的一种技术。
它允许单个进程可以同时监控多个IO事件,从而避免了使用传统的阻塞IO或非阻塞IO时需要轮询多个文件描述符的问题。
在Linux系统中,多路IO复用的实现主要有三种方法:select、poll和epoll。
下面将分别介绍这三种方法的原理和使用方法。
1. select方法:select方法是最早出现的一种多路IO复用方法,它的原理是通过一个位图来表示所有需要监控的文件描述符,然后通过select函数来阻塞等待,直到有IO事件发生时返回。
select方法的缺点是每次调用都需要将所有需要监控的文件描述符从用户态拷贝到内核态,效率较低。
此外,select方法对于大量的文件描述符也有限制,通常只能监控1024个文件描述符。
2. poll方法:poll方法是对select方法的改进,它解决了select方法对于大量文件描述符的限制。
poll方法的原理是通过一个pollfd结构体数组来表示所有需要监控的文件描述符,然后通过poll函数来阻塞等待。
当有IO事件发生时,poll函数会返回相应的文件描述符和事件类型。
相比于select方法,poll方法的效率更高一些,因为它只需要将文件描述符数组拷贝一次。
3. epoll方法:epoll方法是Linux系统中最高效的多路IO复用方法。
它的原理是通过一个事件表来表示所有需要监控的文件描述符,然后通过epoll 函数来阻塞等待。
当有IO事件发生时,epoll函数会返回相应的文件描述符和事件类型。
与select和poll方法不同的是,epoll方法不需要将所有需要监控的文件描述符从用户态拷贝到内核态,而是通过内核态的数据结构来实现高效的IO事件通知。
此外,epoll方法没有文件描述符数量的限制,可以同时监控大量的文件描述符。
在使用多路IO复用方法时,需要注意以下几点:1. 需要创建一个用于监控IO事件的文件描述符集合。
linux中select、poll、epoll原理 -回复
linux中select、poll、epoll原理-回复Linux中select、poll、epoll是常用的IO多路复用机制,用于提高IO的效率。
本文将一步一步回答关于select、poll、epoll的原理。
# 什么是IO多路复用在传统的阻塞IO模型中,每次只能处理一个IO操作。
当一个IO操作阻塞时,整个进程都会被阻塞。
这导致了资源的浪费,因为在IO操作阻塞时,进程无法处理其他任务。
IO多路复用是一种解决上述问题的机制。
它允许一个进程同时监控多个IO操作,并在有数据可读或可写时进行处理。
这样,一个进程可以处理多个IO操作,提高了程序的效率。
# select的原理select是最早出现的IO多路复用机制之一。
它的原理是通过`select`函数监视一组文件描述符(fd),并在其中任何一个文件描述符准备就绪时返回。
1. 首先,程序通过`select`函数注册感兴趣的文件描述符到一个由内核维护的数据结构中。
这个数据结构中包含了进程关注的文件描述符信息。
2. 当有一个或多个文件描述符准备就绪(有数据可读或可写)时,`select`函数会立即返回,并将一个准备就绪的文件描述符集合返回给程序。
3. 程序通过遍历返回的文件描述符集合,通过`FD_ISSET`宏判断具体哪些文件描述符准备就绪,进而进行读取或写入操作。
4. 重复以上步骤,实现了IO的多路复用。
`select`的缺点是,每次调用时需要将关注的所有文件描述符及其状态传递给内核,内核需要在每次调用时遍历这些文件描述符。
这会导致效率问题。
# poll的原理为了优化select的效率问题,Linux引入了poll函数。
1. 类似于select,程序首先通过`poll`函数注册感兴趣的文件描述符到一个内核维护的数据结构中。
2. 当有一个或多个文件描述符准备就绪时,`poll`函数会立即返回,并将一个准备就绪的文件描述符列表返回给程序。
3. 程序通过遍历返回的文件描述符列表,进行读取或写入操作。
selectpollepoll原理和区别
selectpollepoll原理和区别
selectpoll和pollepoll都是基于以太坊区块链的投票机制,用于对某一议题进行公开透明的投票,以确保投票的公正性和安全性。
selectpoll是一种基于区块链的在线投票系统,它使用智能合约进行投票,并将投票和计票记录在以太坊区块链上。
在selectpoll中,每个人都可以参与投票,其投票结果是公开透明的。
此外,该系统还
提供了匿名投票选项,让参与者可以更加自由地表达自己的意见。
Pollepoll则是一种采用开放式的投票方式,通过使用区块链技
术实现投票的安全与可靠。
在Pollepoll中,选民将选票记录在以太
坊区块链上,其投票结果对于所有人都是可见的,以确保公正性和安
全性。
两者的区别在于,selectpoll更加强调匿名性和个人意见的自由表达,而Pollepoll则更倾向于开放式投票方式的公正和透明。
select poll epoll原理和区别 表格
select、poll和epoll是Linux系统下多路复用I/O的三种机制,它们都可以用于处理大量的并发连接。
本文将从原理和区别两个方面介绍它们的异同,帮助读者更好地理解和使用这三种机制。
一、原理1. selectselect是最古老的一种多路复用I/O机制,它通过一个大的fd_set结构体来保存所有待检测的文件描述符,并通过调用select函数不断轮询这些文件描述符,以检测它们的状态变化。
2. pollpoll与select类似,也是通过一个pollfd结构体数组来保存文件描述符,然后调用poll函数来等待这些文件描述符中的一个或多个就绪。
3. epollepoll是在Linux 2.6内核中引入的新型多路复用I/O机制,它使用了事件通知机制,通过epoll_ctl注册需要监听的事件,然后通过epoll_w本人t等待事件的发生。
二、区别1. 粒度不同- select和poll的粒度是文件描述符,所以它们对于大量的文件描述符会有较大的开销。
- epoll的粒度是事件,可以有效地处理大量的并发连接。
2. 效率不同- select的效率较低,它的时间复杂度是O(n)。
- poll的效率相对于select有所提升,但仍然不够高。
- epoll的效率最高,它的时间复杂度是O(1)。
3. 可扩展性不同- select和poll有最大文件描述符数量的限制,而epoll没有这个限制。
- epoll可以利用文件描述符上的事件通知机制,在文件描述符上的读、写等事件发生时,能够立即被内核通知。
4. 常见应用场景不同- select适用于连接数不是很大的情况。
- poll适用于连接数比较大的情况。
- epoll适用于连接数非常大的情况,尤其适合在数据量大,连接快速建立和关闭的场景下使用。
结论select、poll和epoll是Linux系统下多路复用I/O的三种机制,它们各自有着不同的原理和特点,适用于不同的场景。
linux中select、poll、epoll原理 -回复
linux中select、poll、epoll原理-回复在Linux中,select、poll和epoll是一些用于实现异步I/O和事件驱动的机制。
它们允许开发人员监控多个文件描述符的状态,以便及时处理I/O 事件而不会导致线程阻塞。
本文将详细介绍select、poll和epoll的原理及其实现方式。
一、selectselect是最早引入的一种多路复用机制,它的原理是通过将文件描述符的状态从用户空间传递到内核空间,然后内核根据文件描述符的状态变化来通知用户进程。
select模型中,需要将所有要监听的文件描述符放入一个描述符集中,然后调用select函数并传入描述符集,它会阻塞进程直到有文件描述符状态变化。
当select返回后,可以通过遍历描述符集来找到状态发生变化的文件描述符。
select存在一些限制。
首先,它使用的是一个位图来表示描述符集,因此最大能监听的文件描述符数量有限制。
其次,每次调用select,都需要将整个描述符集从用户空间复制到内核空间,这会造成一定的开销。
最后,select对每个描述符都是轮询,无法告知哪些描述符状态发生了变化,需要进程自己遍历整个描述符集来找到变化的描述符。
二、pollpoll是select的一种改进,主要解决了select中描述符数量限制和轮询开销等问题。
poll的原理和select类似,不同之处在于poll使用了一个结构体数组来表示描述符集,而不是位图。
这样就没有了描述符数量的限制,可以更灵活地监听多个文件描述符。
此外,poll函数返回时可以遍历整个结构体数组,找到状态发生变化的描述符,避免了轮询的开销。
与select相比,poll仍然存在一些问题。
首先,每次调用poll函数,仍然需要将整个结构体数组从用户空间复制到内核空间,这依然会造成开销。
其次,poll无法告知有哪些描述符状态发生了变化,需要进程自己遍历整个结构体数组来找到变化的描述符。
三、epollepoll是Linux内核2.6引入的一种高效的多路复用机制。
LinuxIO模式和select,poll,epoll解释
LinuxIO模式和select,poll,epoll解释⼀些概念:虚拟空间:是进程所看到的所有地址组成的空间。
虚拟空间某个进程对所有分配给它的所有物理地址的重新映射。
寻址返回与计算机的位数有关系。
分为内核空间与⽤户空间。
针对32位的Linux系统,最⾼的1G字节为内核空间。
最低的3G字节为⽤户空间。
进程阻塞:这是进程⾃⾝的⼀种主动⾏为。
当进程进⼊阻塞状态的时候,不占⽤CPU资源。
⽂件描述符fd:⾮负整数,是⼀个索引值。
指向内核为每⼀个进程所维护的该进程的打开⽂件记录表。
缓存IO:⼤多数⽂件系统的默认IO都是缓存IO。
过程是:数据先被拷贝到操作系统的内核缓冲区(页缓存 page cache)中,然后再拷贝到应⽤程序的地址空间。
举例:当⼀个read操作发⽣时,会经历两个阶段:1 等待数据准备(waiting for the data to be ready)2 将数据从内核拷贝到进程中(copying the data from the kernel to the process)LInux IO模式分为5种:阻塞IO(blocking IO)⾮阻塞IO(non-blocking IO)IO多路复⽤(IO multiplexing)信号驱动IO(signal driven IO) (不常⽤)异步IO(asynchronous IO)阻塞IO(blocking IO):在Linux中,默认情况下,所有的socket都是blocking的。
图⽰如下:上⾯提到了两个阶段,再blocking IO⾥,两个阶段都被阻塞了⾮阻塞IO(nonblocking IO)图⽰如下:nonblocking IO的特点是⽤户进程需要不断的主动询问kernel数据准备好了没有IO多路复⽤(IO multiplexing)也称为event driven IO,包括select,poll,epoll。
单个进程可以同时处理多个⽹络连接的IO。
python之select与selector
python之select与selectorselect/poll/epoll的区别I/O多路复⽤的本质就是⽤select/poll/epoll,去监听多个socket对象。
参考:select是不断轮询去监听的socket,socket个数有限制,⼀般为1024个(⽂件描述符为1024,该值可以修改);随着⽂件描述符数量增加,轮询⼀回成本增加。
poll采⽤轮询⽅式监听,只不过没有个数限制;epoll不采⽤轮询⽅式去监听,⽽是当socket有变化时通过回调的⽅式主动告知⽤户进程;⽆最⼤链接数的限制。
⽔平触发(Level Triggered),select()和poll()将就绪的⽂件描述符告诉进程后,如果进程没有对其进⾏IO操作,那么下次调⽤select()和poll()的时候将再次报告这些⽂件描述符,所以它们⼀般不会丢失就绪的消息,这种⽅式称为。
边缘触发(Edge Triggered),只告诉进程哪些⽂件描述符刚刚变为就绪状态,它只说⼀遍,如果我们没有采取⾏动,那么它将不会再次告知,这种⽅式称为边缘触发。
selectPython的select()⽅法直接调⽤操作系统的IO接⼝,它监控sockets,open files, and pipes(所有带fileno()⽅法的⽂件句柄)何时变成readable 和writeable, 或者通信错误,select()使得同时监控多个连接变的简单,并且这⽐写⼀个长循环来等待和监控多客户端连接要⾼效,因为select直接通过操作系统提供的C的⽹络接⼝进⾏操作,⽽不是通过Python的解释器。
select使⽤创建两个列表来表⽰输⼊输出信息给select: select()⽅法接收并监控3个通信列表,第⼀个是所有的输⼊的data,就是指外部发过来的数据,第2个是监控和接收所有要发出去的data,第3个监控错误信息;select()返回3个新的list,分别赋值为readable,writable,exceptional。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
不够可用内存来完成请求。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
poll()系统调用是System V的多元I/O解决方案。它解决了select()的几个不足,尽管select()仍然经常使用(多数还是出于习惯,或者打着可移植的名义):
以上内容来自《OReilly.Linux.System.Programming - Talking.Directly.to.the.Kernel.and.C.Library.2007》
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
epoll的优点:
1.支持一个进程打开大数目的socket描述符(FD)
select最不能忍受的是一个进程所打开的FD是有一定限制的,由FD_SETSIZE设置,默认值是2048。对于那些需要支持的上万连接数目的IM服务器来说显然太少了。这时候你一是可以选择修改这个宏然后重新编译内核,不过资料也同时指出这样会带来网络效率的下降,二是可以选择多进程的解决方案(传统的Apache方案),不过虽然linux上面创建进程的代价比较小,但仍旧是不可忽视的,加上进程间数据同步远比不上线程间同步的高效,所以也不是一种完美的方案。不过epoll则没有这个限制,它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。
select()成功时返回准备好I/O的文件描述符数目,包括所有三个set。如果提供了timeout,返回值可能是0;错误时返回-1,并且设置errno为下面几个值之一:
EBADF
给某个set提供了无效文件描述符。
EINTR
等待时捕获到信号,可以重新发起调用。
EINVAL
参数n为负数,或者指定的timeout非法。
fd_set*exceptfds,
structtimeval*timeout);
FD_CLR(intfd,fd_set*set);
FD_ISSET(intfd,fd_set*set);
FD_SET(intfd,fd_set*set);
FD_ZERO(fd_set*set);
调用select()将阻塞,直到指定的文件描述符准备好执行I/O,或者可选参数timeout指定的时间已经过去。
2.IO效率不随FD数目增加而线性下降
传统的select/poll另一个致命弱点就是当你拥有一个很大的socket集合,不过由于网络延时,任一时间只有部分的socket是"活跃"的,但是select/poll每次调用都会线性扫描全部的集合,导致效率呈现线性下降。但是epoll不存在这个问题,它只会对"活跃"的socket进行操作---这是因为在内核实现中epoll是根据每个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,其他idle状态socket则不会,在这点上,epoll实现了一个"伪"AIO,因为这时候推动力在os内核。在一些benchmark中,如果所有的socket基本上都是活跃的---比如一个高速LAN环境,epoll并不比select/poll有什么效率,相反,如果过多使用epoll_ctl,效率相比还有稍微的下降。但是一旦使用idle connections模拟WAN环境,epoll的效率就远在select/poll之上了。
#include<sys/poll.h>
intpoll(structpollfd*fds,unsignedintnfds,inttimeout);
和select()不一样,poll()没有使用低效的三个基于位的文件描述符set,而是采用了一个单独的结构体pollfd数组,由fds指针指向这个组。pollfd结构体定义如下:
如果timeout中的两个值都设置为0,则调用select()将立即返回,报告调用时所有未决的事件,但不等待任何随后的事件。
文件描述符set不会直接操作,一般使用几个助手宏来管理。这允许Unix系统以自己喜欢的方式来实现文件描述符set。但大多数系统都简单地实现set为位数组。FD_ZERO移除指定set中的所有文件描述符。每一次调用select()之前都应该先调用它。
select()成功返回时,每组set都被修改以使它只包含准备好I/O的文件描述符。例如,假设有两个文件描述符,值分别是7和9,被放在readfds中。当select()返回时,如果7仍然在set中,则这个文件描述符已经准备好被读取而不会阻塞。如果9已经不在set中,则读取它将可能会阻塞(我说可能是因为数据可能正好在select返回后就可用,这种情况下,下一次调用select()将返回文件描述符准备好读取)。
POLLIN
有数据可读。
POLLRDNORM
有普通数据可读。
POLLRDBAND
有优先数据可读。
POLLPRI
有紧迫数据可读。
POLLOUT
写数据不会导致阻塞。
POLLWRNORM
写普通数据不会导致阻塞。
POLLWRBAND
写优先数据不会导致阻塞。
POLLMSG
SIGPOLL消息可用。
此外,revents域中还可能返回下列事件:
POLLER
指定的文件描述符发生错误。
POLLHUP
指定的文件描述符挂起事件。
POLLNVAL
指定的文件描述符非法。
这些事件在events域中无意义,因为它们在合适的时候总是会从revents中返回。使用poll()和select()不一样,你不需要显式地请求异常情况报告。
POLLIN | POLLPRI等价于select()的读事件,POLLOUT | POLLWRBAND等价于select()的写事件。POLLIN等价于POLLRDNORM | POLLRDBAND,而POLLOUT则等价于POLLWRNORM。
timeout参数指定等待的毫秒数,无论I/O是否准备好,poll都会返回。timeout指定为负数值表示无限超时;timeout为0指示poll调用立即返回并列出准备好I/O的文件描述符,但并不等待其它的事件。这种情况下,poll()就像它的名字那样,一旦选举出来,立即返回。
返回值和错误代码
成功时,poll()返回结构体中revents域不为0的文件描述符个数;如果在超时前没有任何事件发生,poll()返回0;失败时,poll()返回-1,并设置errno为下列值之一:
longtv_sec;/* seconds */
longtv_usec;/*10E-6 second*/
};
如果这个参数不是NULL,则即使没有文件描述符准备好I/O,select()也会在经过tv_sec秒和tv_usec微秒后返回。当select()返回时,timeout参数的状态在不同的系统中是未定义的,因此每次调用select()之前必须重新初始化timeout和文件描述符set。实际上,当前版本的Linux会自动修改timeout参数,设置它的值为剩余时间。因此,如果timeout被设置为5秒,然后在文件描述符准备好之前经过了3秒,则这一次调用select()返回时tv_sec将变为2。
select, poll和epoll的区别(非技术人员勿看)
select()系统调用提供一个机制来实现同步多元I/O:
#include<sys/time.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
intselect(intn,
fd_set*readfds,
fd_set*writefds,
EBADF
一个或多个结构体中指定的文件描述符无效。
EFAULT
fds指针指向的地址超出进程的地址空间。
EINTR
请求的事件之前产生一个信号,调用可以重新发起。
EINVAL
nfds参数超出PLIMIT_NOFILE值。
ENOMEM
可用内存不足,无法完成请求。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
第一个参数n,等于所有set中最大的那个文件描述符的值加1。因此,select()的调用者负责检查哪个文件描述符拥有最大值,并且把这个值加1再传递给第一个参数。
timeout参数是一个指向timeval结构体的指针,timeval定义如下:
#include<sys/time.h>
structtimeval{
/* 'fd' is readable without blocking! */
因为文件描述符set是静态创建的,它们对文件描述符的最大数目强加了一个限制,能够放进set中的最大文件描述符的值由FD_SETSIZE指定。在Linux中,这个值是1024。本章后面我们还将看到这个限制的衍生物。
返回值和错误代码
fd_set writefds;
FD_ZERO(&writefds);
FD_SET添加一个文件描述符到指定的set中,FD_CLR则从指定的set中移除一个文件描述符:
FD_SET(fd, &writefds); /* add 'fd' to the set */