select poll epoll

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文件描述符：

Unix所有的东西皆文件
 文件可能是一个网络连接，FIFO，管道终端，磁盘上的文件等，文件描述符是一个和打开的文件相关联的整数。
 个人理解：一个索引key，通过此key可以得到文件相关的全部信息

 

如上图所示，文件描述符在用户区0代表标准输入，1代表标准输出，2代表标准错误。系统文件表在内核区，每个文件描述符对应了不同的系统文件表记录，该记录记录了偏移地址了等很多属性。最后一级为内存索引节点，记录了真正的文件节点内容和锁等一些信息。

文件描述符可继承。继承关系如下图：

上图为fork之前打开文件描述符的继承关系。也就是说fork之前打开的文件描述符都会被继承。系统文件表中记录着次数，每次删除，只有次数减为0时，才这阵被删除系统文件表中的记录。

下图为fork之后打开的文件描述符的继承关系：

可以看到0,1,2是一直呗继承的。也就是说标准输入标准输出标准错误一直继承。

select：

先看一下select的几个函数：

函数的一些说明：

nfds：文件描述符范围
    例如有两个文件描述符：一个是100，一个1000，那么nfds就得设为1001
readfds：读变化是否可读状态监控描述符
writefds：写变化是否可写状态监控描述符
execptfds：异常状态监控描述符
timeout：超时时间。设置成NULL阻塞知道有状态变化，设置成0表示立即返回不管有没有变化。

poll：

 

函数的一些说明：

fds：pollfd集合
nfds：pollfd集合大小
Timeout:超时时间  -1阻塞 0直接返回 其他正整数表示超时时间
pollfd说明：
fd ：文件描述符
events：监测的事件
revents ：实际发生的事件

 

epoll：

三个函数：
int epoll_create(int size) //创建文件描述符句柄
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); //为某个描述符注册事件
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); //等待事件发生
参数说明：
epfd:epoll_create 返回值
op：操作类型
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；

epoll_event:
 struct epoll_event {
  _uint32_t events; /* Epoll events */
  epoll_data_t data; /* User data variable *
 };
 typedef union epoll_data {
  void *ptr;
  int fd;
  __uint32_t u32;
  __uint64_t u64;
 } epoll_data_t;

原理：

select：

poll：

poll跟select差不多，核心机制一样，只是函数形式不太一样。Poll没有文件描述符大小限制，不需要从0开始遍历，只遍历需要的
两者共有的缺点：
1.每次调用时要重复地从用户态读入参数。
2.每次调用时要重复地扫描文件描述符。
3.每次在调用开始时，要把当前进程放入各个文件描述符的等待队列。在调用结束后，又把进程从各个等待队列中删除。

 

epoll：

epoll的高效就在于，当我们调用epoll_ctl往里塞入百万个句柄时，epoll_wait仍然可以飞快的返回，并有效的将发生事件的句柄给我们用户。这是由于我们在调用epoll_create时，内核除了帮我们在epoll文件系统里建了个file结点，在内核cache里建了个红黑树用于存储以后epoll_ctl传来的socket外，还会再建立一个list链表，用于存储准备就绪的事件，当epoll_wait调用时，仅仅观察这个list链表里有没有数据即可。有数据就返回，没有数据就sleep，等到timeout时间到后即使链表没数据也返回。所以，epoll_wait非常高效

 

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