Epoll 与 Select

epoll: epoll的优势在于它不会随着监听fd数目的增长而降低效率。

select: 在内核中select采用轮询方式来处理，轮询的fd数目越多，耗时就越多。

在linux/posix_types.h头文件有这样的声明：

#define __FD_SETSIZE 1024

表示 select 最多同时监听1024个fd，可以通过修改头文件在重新编译内核来扩大这个数目，但这似乎并不治本。

一 IO 多路复用的 select

IO 多路复用相对于阻塞式和非阻塞式的优势在于它可以监听多个socket，并且不会消耗过多资源。当用户进程调用select时，它会监听其中所有socket知道有一个或多个socket数据已经准备好，否则就一直处于阻塞式状态。select的劣势在于单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制，select() 所维护的存储大量文件描述符的数据结构，随着文件描述符数量的增大，其复制的开销也线性增长。同时，由于网络相应时间的延迟使得大量TCP链接处于非常活跃状态，但调用select()会对所有的select进行一次线性扫描，所以这也浪费了一定的开销。优势在于它具有跨平台特性。

二 Epoll

epoll 的ET 是必须对非阻塞的socket 才能工作，LT对阻塞与非阻塞的socket 都可以。

所有I/O 多路复用操作都是同步的，涵盖select/poll。

阻塞/非阻塞是相对同步I/O来说的，与异步I/O无关。

select/poll/epoll 本身是同步的，可以阻塞与可以不阻塞。(其中，阻塞与非阻塞 与 同步不同步不同；阻塞与否是自身，异步与否是与外部协作的关系)

skater：无论是阻塞I/O、非阻塞I/O，还是基于非阻塞I/O的多路复用都是同步调用。因为他们在read调用时，内核将数据从内核空间拷贝至应用程序空间(epoll应该是从mmap)，过程都是需要等待的，也就是说这个过程是同步的，如果内核实现的拷贝效率不高，read调用就会在这个同步过程中等待比较长的时间。

epoll事件：
   EPOLLIN ： 表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
   EPOLLOUT： 表示对应的文件描述符可以写；
   EPOLLPRI： 表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
   EPOLLERR： 表示对应的文件描述符发生错误；
   EPOLLHUP： 表示对应的文件描述符被挂断；

epoll高效的核心是：1 用户态和内核态共享内存mmap。2 数据到来采用事件通知机制(不需要轮询)。

epoll 的api：
 

epoll - I/O event notification facility
 
#include 
 
int epoll_create(int size);
 
int epoll_create1(int flags);
 
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
 
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
                      int maxevents, int timeout);
 
int epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event *events,
                      int maxevents, int timeout,
                      const sigset_t *sigmask);

① 

int epoll_create(int size);

int epoll_create1(int flags);

epoll_create 返回一个句柄，之后epoll的使用都将依靠这个句柄来标识。参数size来说明epoll最大处理的事件个数。当不再使用epoll时，需要调用close函数来关闭这个句柄。

(注意：size参数只是告诉内核这个epoll对象会处理的事件大概个数，而不是能够处理的事件的最大个数；在Linux最新的一些内核版本中，size参数没有任何意义)

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

epoll_ctl 向 epoll 对象中添加、修改或者删除感兴趣的事件，返回0表示成功，否则返回–1，此时需要根据errno错误码判断错误类型。epoll_wait方法返回的事件必然是通过 epoll_ctl添加到 epoll中的。

参数：

epfd： epoll_create返回的句柄，

op：的意义见下表：

EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；

EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；

EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；

fd：需要监听的socket句柄fd，

event：告诉内核需要监听什么事的结构体，struct epoll_event结构如下：

typedef union epoll_data {
   void        *ptr;
   int          fd;
   uint32_t     u32;
   uint64_t     u64;
} epoll_data_t;
 
struct epoll_event {
   uint32_t     events;      /* Epoll events */
   epoll_data_t data;        /* User data variable */
};

__uint32_t events就要监听的事件（感兴趣的事件）：
 
EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
 
EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
 
EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
 
EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
 
EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
 
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
 
EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里

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

int epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event *events,
                      int maxevents, int timeout,
                      const sigset_t *sigmask);

收集在 epoll监控的事件中已经发生的事件，如果 epoll中没有任何一个事件发生，则最多等待timeout毫秒后返回。epoll_wait的返回值表示当前发生的事件个数，如果返回0，则表示本次调用中没有事件发生，如果返回–1，则表示出现错误，需要检查 errno错误码判断错误类型。

epfd：epoll的描述符。

events：分配好的 epoll_event结构体数组，epoll将会把发生的事件复制到 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，不会去帮助我们在用户态中分配内存。内核这种做法效率很高）。

maxevents：表示本次可以返回的最大事件数目，通常 maxevents参数与预分配的events数组的大小是相等的。

timeout：表示在没有检测到事件发生时最多等待的时间（单位为毫秒），如果 timeout为0，则表示 epoll_wait在 rdllist链表中为空，立刻返回，不会等待。

epoll有两种工作模式：LT（水平触发）模式和ET（边缘触发）模式。

默认情况下，epoll采用 LT模式工作，这时可以处理阻塞和非阻塞套接字，而上表中的 EPOLLET表示可以将一个事件改为 ET模式。ET模式的效率要比 LT模式高，它只支持非阻塞套接字。

（水平触发LT：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据一次性全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用 epoll_wait()时，它还会通知你在上次没读写完的文件描述符上继续读写

边缘触发ET：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用epoll_wait()时，它不会通知你，也就是它只会通知你一次，直到该文件描述符上出现第二次可读写事件才会通知你

此可见，水平触发时如果系统中有大量你不需要读写的就绪文件描述符，而它们每次都会返回，这样会大大降低处理程序检索自己关心的就绪文件描述符的效率，而边缘触发，则不会充斥大量你不关心的就绪文件描述符，从而性能差异，高下立见。）