select、poll、epoll的区别

1、时间复杂度

（1）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，找到能读出数据，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。

（2）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。

（3）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由意义的。

        select，poll，epoll都是I/O多路复用机制。I/O多路复用就通过一种机制，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），能够通知程序相应的读写操作。但select，poll，epoll本质上都是同步I/O，因为它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，而异步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。

        epoll和select都能提供多路I/O复用的解决方案。在现在的Linux内核里都能够支持，其中epoll是Linux所持有，而select则应该是POSIX所规定，一般操作系统均有实现。

2、select

        select本质上是通过设置或者检查存放fd标志位的数据结构来进行下一步处理。这样所带来的缺点是：

• 单个进程可监视的fd数量被限制，即能监听端口的大小有限。一般来说这个数目和系统内存关系很大，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max查看。32位机器默认是1024个，64位默认是2048.
• 对socket进行扫描时是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低。当套接字比较多的时候，每次select()都要通过遍历FD_SETSIZE个Socket来完成调度，不管哪个socket是活跃的，都遍历一遍。这会浪费很多CPU时间。如果能给套接字注册某个回调函数，当他们活跃时，自动完成相关操作，那就避免了轮询，这正是epoll与kqueue做的。
• 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。

3、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队列中加入一项并继续遍历，如果遍历完所有fd后没有发现就绪设备，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时，被唤醒后它又要再次遍历fd。这个过程经历了多次无谓的遍历。

        它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的，但是同样有一个缺点：

• 大量的fd数组被整体复制于用户态与内核态之间，而不管这样的复制是不是有意义。
• 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。 

       

4、epoll 

        epoll有EPOLL LT和EPOLL ET两种触发模式，LT是默认的模式，ET是高速模式。LT模式下，只要这个fd还有数据可读，每次epoll_wait都会返回它的事件，提醒用户程序去操作，而在ET（边缘触发）模式中，它只会提示一次，直到下次再有数据流入之前都不会再提示了，无论fd中是否还有数据可读。所以在ET模式下，read一个fd的时候，一定要把它的buffer读光，也就是说一直读到read的返回值小于请求值，或者遇到EAGAIN错误。还有一个特点是，epoll使用事件的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知。

（1）epoll为什么要有EPOLL ET模式？

        如果采用EPOLLLT模式的话，系统中一旦有大量你不需要读写的就绪文件描述符，它们每次调用epoll_wait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.。而采用EPOLLET这种边沿触发模式的话，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！！！这种模式比水平触发效率高，系统不会充斥大量你不关心的就绪文件描述符。

（2）epoll的优点 

• 没有最大并发连接的限制，能打开的fd的上限远大于1024（1G的内存上能监听约10万个端口）；
• 效率提升，不是轮询的方式，不会随着fd数目的增加效率下降。只有活跃可用的fd才会调用callback函数；
• epoll最大的优点在于它只管你活跃的连接，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中，epoll的效率就会远远高于select和poll。
• 内存拷贝，利用mmap()文件映射内存加速与内核空间的消息传递；即epoll使用mmap减少复制开销。

5、select、poll、epoll区别总结：

1、支持一个进程所能打开的最大连接数

• select 单个进程所能打开的最大连接数由FD_SETSIZE宏定义，其大小是32个整数大小（在32位的机器上，大小就是3232，同理64位机器上FD_SETSIZE为3264），当然我们可以对进行修改，然后重新编译内核，但是性能会受到影响，这需要进一步的测试。（1024）
• poll 本质上和select没有区别，但是他没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的。
• epoll 虽然连接数有上限，但是很大，受内存以及系统资源限制

2、fd剧增后带来的IO效率问题

• select 因为每次调用时都会对连接进行线性遍历，所以随着FD的增加会造成遍历速度慢的“线性下降性能问题”。
• poll 同上。
• epoll 因为epoll内核中实现是根据每个fd上的callback函数来实现的，只有活跃的socket才会主动调用callback，所以在活跃socket较少的情况下，使用epoll没有前面两者的线性下降的性能问题，但是所有socket都很活跃的情况下，可能会有性能问题。

3、消息传递方式

• select 内核需要将消息传递到用户空间，都需要内核拷贝动作
• poll 同上。
• epoll epoll通过内核和用户空间共享一块内存来实现的。

        

 

总结：

综上，在选择select，poll，epoll时要根据具体的使用场合以及这三种方式的自身特点。

1、表面上看epoll的性能最好，但是在连接数少并且连接都十分活跃的情况下，select和poll的性能可能比epoll好，毕竟epoll的通知机制需要很多函数回调。

2、select低效是因为每次它都需要轮询。但低效也是相对的，视情况而定，也可通过良好的设计改善