I/O复用：select、poll、epoll

最新推荐文章于 2025-06-13 10:15:13 发布

蓬莱道人

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分类专栏： Linux

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/MOU_IT/article/details/88841556

1、select

2、poll

3、epoll

Linux支持3中I/O复用，分别是select、poll、epoll，下面分别进行介绍。

1、select

#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

nfds：定被监听的文件描述符的总数，设置为监听的所有文件描述符中最大值加1，因为文件描述符是从0开始计数的。
readfds、writefds、exceptfds：分别指向可读、可写、异常事件对应的文件描述符集合。程序员通过这3个参数向该调用传入自己感兴趣的文件描述符。函数返回时，内核将修改它们来通知应用程序哪些文件描述符已经就绪。原型如下：

#define XFD_SETSIZE     256
#define FD_SETSIZE      XFD_SETSIZE

typedef long fd_mask;
#define NBBY    8
#define NFDBITS (sizeof(fd_mask) * NBBY)

#define howmany(x,y)    (((x)+((y)-1))/(y))

#if defined(BSD) && BSD < 198911
typedef struct fd_set 
{
    fd_mask fds_bits[howmany(FD_SETSIZE, NFDBITS)];
} fd_set;
#endif

fds_bit共占据32字节，即256位。该数组的每个元素的每一位(bit)标记一个文件描述符。fd_set能容纳的文件描述符由FD_SETSIZE指定，显然这限制了select()能同时处理的文件描述符的总数。该系统调用还提供了一些列宏方便程序员实现位操作：

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);       //清零set中的fd位        
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);     //测试set中的fd位是否被设置
void FD_SET(int fd, fd_set *set);       //设置fd中的fd位
void FD_ZERO(fd_set *set);              //清零set中所有位

timeout：设置函数的超时时间。它是一个timeval的普通(非const)指针，内核可以修改此参数以告诉应用程序函数阻塞等待了多久。不过内核返回的该值不能完全信任，比如调用失败时timeout的值是不确定的。timeout有三种可能：1）永远等下去，此时timeout设置为NULL；2）等待一段时间；3）根本不等待，值为0.
返回值：执行成功时返回就绪的文件描述符的总数；若在超时时间内没有任何文件描述符就绪，select()将返回0；失败将返回-1并设置errno。若在select()阻塞等待期间程序收到信号，将立即返回-1并设置errno为EINTR。

select的优缺点：

所能监听的最大描述符数为1024

函数返回后只能进行轮询哪个描述符已准备好

需要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大

2、poll

#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

fds：该参数是一个pollfd结构体类型的指针，它指定所有程序员感兴趣的文件描述符上发生的可读、可写、异常等事件。既然它是一个结构体指针，就可以指向该类型的数组。pollfd结构体的原型为:

struct pollfd {
   int   fd;         /* 文件描述符 */
   short events;     /* 注册的事件 */
   short revents;    /* 实际发生的事件，由内核填充 */
};

fd成员指定文件描述符。event成员告诉内核要监听fd上的哪些事件，它可以是一系列事件的按位或。revents成员由内核修改，以通知应用程序fd上实际发生了哪些事件。event的取值为:

nfds：fds数组成员的的个数由参数nfds指定。显然，这个比select()的设计要灵活一点: 用户可以监测任意多数目文件描述符。
timeout：该参数指定函数的超时事件，单位为毫秒。当timeout为-1时，poll调用将一直阻塞直到监听的目标事件发生；当timeout为0时，poll()调用立即返回。
返回值：执行成功时返回就绪的文件描述符的总数；若在超时时间内没有任何文件描述符就绪，poll()将返回0；失败将返回-1并设置errno。若在select()阻塞等待期间程序收到信号，将立即返回-1并设置errno为EINTR。

poll的优缺点：

相比select，无最大监听描述符的限制，但是仍然需要轮询哪个描述符是否准备好。

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。

poll还有一个特点是“水平触发”，如果报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd。

3、epoll：

（1）创建一个epoll的句柄

int epoll_create(int size)：

成功则返回 epoll 专用的文件描述符epfd，失败返回 -1。size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。

（2）epoll的事件注册

它不同与se