多路复用接口“Select“,“Poll“, “epoll“ 在musl libc中的实现

本文对比了epoll、select及poll三种I/O多路复用技术,并详细解析了lwIP中的lwip_select实现细节。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

epoll:

select:

poll:

lwip中lwip_select的实现:


 结束!

### 异步IO多路复用selectpollepoll的区别 #### Select机制分析 Select采用的是轮询的方式去检测每一个文件描述符的状态变化,当调用`select()`时,它会阻塞直到有一个或多个文件描述符准备好进行读取或写入操作,或者是超时发生。然而,在每次调用之前都需要重新设置感兴趣的文件描述符集合,并且对于大量连接来说效率较低,因为其内部实现是对所有传入的文件描述符依次做线性扫描。 #### Poll机制解析 PollSelect相似之处在于两者都基于水平触发模式工作,这意味着只要某个文件描述符处于可读状态,则一直保持激活直至被消费掉为止。但是poll解决了select的最大文件描述符数量受限于FD_SETSIZE的问题,理论上支持更大的并发量。不过poll同样存在性能瓶颈—随着监控列表的增长,遍历整个数组查找已准备好的事件仍然是一项耗时的工作[^4]。 #### Epoll特性介绍 Epoll则采用了完全不同的设计理念来优化上述两种方式存在的缺陷: - **边缘触发(Edge Triggered, ET) vs 水平触发(Level Triggered, LT)**: 支持这两种模式,默认情况下为LT模式下运作。ET模式仅在监测到新的数据到来瞬间触发一次回调通知给应用层;而在LT模式里只要有未处理的数据就会持续报告。 - **高效的通知机制**: 不同于前两者的被动查询模型,epoll主动告知哪些具体的socket已经发生了特定类型的活动,从而使得开发者能够精准定位并响应感兴趣的变化源而不必逐一排查全部可能的对象。 - **高性能扩展能力**: 利用了Linux内核提供的红黑树结构以及hash表技术实现了高效的动态增删改查功能,这不仅提高了系统的吞吐率还降低了CPU占用率。此外,由于只关心活跃链接所以即使面对海量级的同时在线用户也能维持良好的表现力[^1]。 ```c int epoll_fd = epoll_create(EPOLL_SIZE); struct epoll_event event; event.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 设置为边沿触发 event.data.fd = listen_sock; // 注册监听套接字至epoll实例中 if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_sock, &event) == -1){ perror("epoll set insertion error"); } ```
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