epoll比select和poll高效的原因

通过对select、poll和epoll处理I/O过程的比较,发现epoll高效的原因在于:1) 使用红黑树和就绪链表,减少文件描述符拷贝;2) 实现回调机制,避免轮询检查,提高性能。这使得epoll在处理大量文件描述符时,性能优于select和poll。

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我们通过比较select、poll和epoll处理I/O的过程来剖析其中的原因:

1. 用户态将文件描述符传入内核的方式:

select:创建3个文件描述符集并拷贝到内核中,分别监听读、写、异常动作。这里受到单个进程可以打开的fd数量限制,默认是1024。
poll:将传入的struct pollfd结构体数组拷贝到内核中进行监听。
epoll:执行epoll_create会在内核的高速cache区中建立一颗红黑树以及就绪链表(该链表存储已经就绪的文件描述符)。接着用户执行的epoll_ctl函数添加文件描述符会在红黑树上增加相应的结点。

2. 内核态检测文件描述符是否可读可写的方式

select:采用轮询方式,遍历所有fd,最后返回一个描述符读写操作是否就绪的mask掩码,根据这个掩码给fd_set赋值。
poll:同样采用轮询方式,查询每个fd的状态,如果就绪则在等待队列中加入一项并继续遍历。
epoll:采用回调机制。在执行epoll_ctladd操作时,不仅将文件描述符放到红黑树上,而且也注册了回调函数,内核在检测到某文件描述符可读/可写时会调用回调函数,该回调函数将文件描述符放在就绪链表中。

3. 如何找到就绪的文件描述符并传递给用户态

select:将之前传入的fd_set拷贝传出到用户态并返回就绪的文件描述符总数。用户态并不知道是哪些文件描述符处于就绪态,需要遍历来判断。
poll:将之前传入的fd数组拷贝传出用户态并返回就绪的文件描述符总数。用户态并不知道是哪些文件描

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