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Linux kernel [select poll epoll]区别

发表于: 2011-10-08   作者:bookjovi   来源:转载   浏览次数:
摘要:       Linux中异步IO等待无非就三个系统调用:select, poll和epoll。很多人无法理解三种调用的区别,或不够了解,今天就结合Linux kernel code详细描述三个的区别!       select:     select 的限制就是最大1024个fd,

 

    Linux中异步IO等待无非就三个系统调用:select, poll和epoll。很多人无法理解三种调用的区别,或不够了解,今天就结合Linux kernel code详细描述三个的区别!

 

    select:

    select 的限制就是最大1024个fd,可以查看kernel中的posix_types.h,里面定义了fdset数据结构,显然select不适合poll大量fd的场景(如webserver)。 

 

    include/linux/posix_types.h :

 

 

#undef __NFDBITS
#define __NFDBITS       (8 * sizeof(unsigned long))

#undef __FD_SETSIZE
#define __FD_SETSIZE    1024

#undef __FDSET_LONGS
#define __FDSET_LONGS   (__FD_SETSIZE/__NFDBITS)

#undef __FDELT
#define __FDELT(d)      ((d) / __NFDBITS)

#undef __FDMASK
#define __FDMASK(d)     (1UL << ((d) % __NFDBITS))

typedef struct {
        unsigned long fds_bits [__FDSET_LONGS];
} __kernel_fd_set;
 

 

  poll:

   poll相对于select改进了fdset size的限制,poll没有再使用fdset数组结构,反而使用了pollfd,这样用户可以自定义非常大的pollfd数组,这个pollfd数组在kernel中的表现形式是poll_list链表,这样就不存在了1024的限制了,除此之外poll相比select无太大区别。

 

 

int do_sys_poll(struct pollfd __user *ufds, unsigned int nfds,
                struct timespec *end_time)
{
        struct poll_wqueues table;
        int err = -EFAULT, fdcount, len, size;
        /* Allocate small arguments on the stack to save memory and be
           faster - use long to make sure the buffer is aligned properly
           on 64 bit archs to avoid unaligned access */
        long stack_pps[POLL_STACK_ALLOC/sizeof(long)];
        struct poll_list *const head = (struct poll_list *)stack_pps;
        struct poll_list *walk = head;
        unsigned long todo = nfds;

        if (nfds > rlimit(RLIMIT_NOFILE))
                return -EINVAL;

        len = min_t(unsigned int, nfds, N_STACK_PPS);
        for (;;) {
                walk->next = NULL;
                walk->len = len;
                if (!len)
                        break;

                if (copy_from_user(walk->entries, ufds + nfds-todo,
                                        sizeof(struct pollfd) * walk->len))
                        goto out_fds;

                todo -= walk->len;
                if (!todo)
                        break;

                len = min(todo, POLLFD_PER_PAGE);
                size = sizeof(struct poll_list) + sizeof(struct pollfd) * len;
                walk = walk->next = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
                if (!walk) {
                        err = -ENOMEM;
                        goto out_fds;
                }
        }
 

 

   epoll:

    select与poll的共同点是fd有数据后kernel会遍历所有fd,找到有效fd后初始化相应的revents,用户空间程序须再次遍历整个fdset,以找到有效的fd,这样实际上就遍历了两次fd数组表,对于极大量fd的情况,这样的性能非常不好,请看一下do_poll代码:

 

static int do_poll(unsigned int nfds,  struct poll_list *list,
                   struct poll_wqueues *wait, struct timespec *end_time)
{
        poll_table* pt = &wait->pt;
        ktime_t expire, *to = NULL;
        int timed_out = 0, count = 0;
        unsigned long slack = 0;

        /* Optimise the no-wait case */
        if (end_time && !end_time->tv_sec && !end_time->tv_nsec) {
                pt = NULL;
                timed_out = 1;
        }

        if (end_time && !timed_out)
                slack = select_estimate_accuracy(end_time);

        for (;;) {
                struct poll_list *walk;

                for (walk = list; walk != NULL; walk = walk->next) {
                        struct pollfd * pfd, * pfd_end;

                        pfd = walk->entries;
                        pfd_end = pfd + walk->len;
                        for (; pfd != pfd_end; pfd++) {
                                /*
                                 * Fish for events. If we found one, record it
                                 * and kill the poll_table, so we don't
                                 * needlessly register any other waiters after
                                 * this. They'll get immediately deregistered
                                 * when we break out and return.
                                 */
                                if (do_pollfd(pfd, pt)) {
                                        count++;
                                        pt = NULL;
                                }
                        }
                }
 

    epoll的出现解决了这种问题,那么epoll是如何做到的呢? 我们知道select, poll和epoll都是使用waitqueue调用callback函数去wakeup你的异步等待线程的,如果设置了timeout的话就起一个hrtimer,select和poll的callback函数并没有做什么事情,但epoll的waitqueue callback函数把当前的有效fd加到ready list,然后唤醒异步等待进程,所以你的epoll函数返回的就是这个ready list, ready list中包含所有有效的fd,这样一来kernel不用去遍历所有的fd,用户空间程序也不用遍历所有的fd,而只是遍历返回有效fd链表,所以epoll自然比select和poll更适合大数量fd的场景。

 

 

static int ep_send_events(struct eventpoll *ep,
                          struct epoll_event __user *events, int maxevents)
{
        struct ep_send_events_data esed;

        esed.maxevents = maxevents;
        esed.events = events;

        return ep_scan_ready_list(ep, ep_send_events_proc, &esed);
}
 

    现在大家应该明白select, poll和epoll的区别了吧!有人问既然select和poll有这么明显的缺陷,为什么不改掉kernel中的实现呢? 原因很简单,后向ABI兼容,select和poll的ABI无法返回ready list,只能返回整个fd数组,所以用户只得再次遍历整个fd数组以找到哪些fd是有数据的。

    epoll还包括 “Level-Triggered” 和 “Edge-Triggered”,这两个概念在这里就不多赘述了,因为"man epoll"里面解释的非常详细,还有使用epoll的example。

 

 

 

 

 

 

Linux kernel [select poll epoll]区别

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转自:http://www.cnblogs.com/Anker/p/3265058.html select,poll,epoll都是IO多路复用的机制。I/
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