diff --git a/notes/Linux.md b/notes/Linux.md index ddba971f..5b93ff75 100644 --- a/notes/Linux.md +++ b/notes/Linux.md @@ -55,13 +55,17 @@ * [十、I/O 复用](#十io-复用) * [概念理解](#概念理解) * [I/O 模型](#io-模型) - * [select poll epoll](#select-poll-epoll) + * [select() poll() epoll](#select-poll-epoll) * [select 和 poll 比较](#select-和-poll-比较) +<<<<<<< HEAD * [eopll 工作模式](#eopll-工作模式) * [select poll epoll 应用场景](#select-poll-epoll-应用场景) * [2. poll 应用场景](#2-poll-应用场景) * [3. epoll 应用场景](#3-epoll-应用场景) * [4. 性能对比](#4-性能对比) +======= + * [select() poll() epoll 应用场景](#select-poll-epoll-应用场景) +>>>>>>> 682cb5dc73dc0c4ddce34e00e305bdb7ccbaef5e * [参考资料](#参考资料) @@ -1151,20 +1155,28 @@ I/O Multiplexing 又被称为 Event Driven I/O,它可以让单个进程具有

-## select poll epoll +## select() poll() epoll 这三个都是 I/O 多路复用的具体实现,select 出现的最早,之后是 poll,再是 epoll。可以说,新出现的实现是为了修复旧实现的不足。 -### 1. select +假如做一个Web服务器没有 I/O 多路复用,就需要为每一个客户端连接创建一个线程去处理。而负载均衡,可能同时连接几万个连接,那就需要创建几万个线程处理客户端请求啊?显然不是的,应该使用 I/O 多路复用,也就是一个线程同时处理多个 I/O 请求,epoll 可以由一个线程同时处理上百万个 socket 连接。 + +### 1. select() ```c int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); ``` - fd_set 表示描述符集合; +<<<<<<< HEAD - readset、writeset 和 exceptset 这三个参数指定让操作系统内核测试读、写和异常条件的描述符; - timeout 参数告知内核等待所指定描述符中的任何一个就绪可花多少时间; - 成功调用返回结果大于 0;出错返回结果为 -1;超时返回结果为 0。 +======= +- readset、writeset 和 exceptset 这三个参数指定让内核测试读、写和异常条件的描述符; +- timeout 参数告知内核等待所指定描述符中的任何一个就绪可花多少时间。 +- return 成功调用返回结果大于0;出错返回结果为-1;超时返回结果为0 +>>>>>>> 682cb5dc73dc0c4ddce34e00e305bdb7ccbaef5e ```c fd_set fd_in, fd_out; @@ -1205,9 +1217,15 @@ else } ``` +<<<<<<< HEAD 每次调用 select() 都需要将 fd_set \*readfds, fd_set \*writefds, fd_set \*exceptfds 链表内容全部从用户进程内存中复制到操作系统内核中,内核需要将所有 fd_set 遍历一遍,这个过程非常低效。 每次调用 select() 都需要将 fd_set \*readfds, fd_set \*writefds, fd_set \*exceptfds 链表内容全部从用户进程内存中复制到 OS 内核中,内核需要将所有 fd_set 遍历一遍,这个过程非常低效。 +======= +每次调用 select() 都需要将 `fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds` 链表内容全部从用户进程内存中复制到OS内核中,内核需要将所有 fd_set 遍历一遍,这个过程非常低效。 + +返回结果中内核并没有声明哪些 fd_set 已经准备好了,所以如果返回值大于0时,程序需要遍历所有的 fd_set 判断哪个 I/O 已经准备好。 +>>>>>>> 682cb5dc73dc0c4ddce34e00e305bdb7ccbaef5e 在 Linux 中 select 最多支持 1024 个 fd_set 同时轮询,其中 1024 由 Linux 内核的 FD_SETSIZE 决定。如果需要打破该限制可以修改 FD_SETSIZE,然后重新编译内核。 @@ -1257,7 +1275,11 @@ else } ``` +<<<<<<< HEAD 它和 select() 功能基本相同。同样需要每次将 struct pollfd \*fds 复制到内核,返回后同样需要进行轮询每一个 pollfd 是否已经 I/O 准备好。poll() 取消了 1024 个描述符数量上限,但是数量太大以后不能保证执行效率,因为复制大量内存到内核十分低效,所需时间与描述符数量成正比。poll() 在 pollfd 的重复利用上比 select() 的 fd_set 会更好。 +======= +它和 select() 功能基本相同。同样需要每次将 `struct pollfd *fds` 复制到内核,返回后同样需要进行轮询每一个 pollfd 是否已经 I/O 准备好。poll() 取消了 1024 个描述符数量上限,但是数量太大以后不能保证执行效率,因为复制大量内存到内核十分低效,所需时间与描述符数量成正比。poll() 在 pollfd 的重复利用上比 select() 的 fd_set 会更好。 +>>>>>>> 682cb5dc73dc0c4ddce34e00e305bdb7ccbaef5e 如果在多线程下,如果一个线程对某个描述符调用了 poll() 系统调用,但是另一个线程关闭了该描述符,会导致 poll() 调用结果不确定,该问题同样出现在 select() 中。 @@ -1318,10 +1340,23 @@ else epoll 仅仅适用于 Linux OS。 +<<<<<<< HEAD +======= +它是 select() 和 poll() 的增强版,更加灵活而且没有描述符限制。它将用户关心的描述符放到内核的一个事件表中,从而只需要在用户空间和内核空间拷贝一次。 + +新版本的 `epoll_create(int size)` 参数 size 不起任何作用,在旧版本的 epoll 中如果描述符的数量大于 size,不保证服务质量。 + +epoll_ctl 执行一次系统调用,用于向内核注册新的描述符或者是改变某个文件描述符的状态。已注册的描述符在内核中会被维护在一棵红黑树上,通过回调函数内核会将 I/O 准备好的描述符加入到一个链表中管理。 + +epoll_wait 取出在内核中通过链表维护的 I/O 准备好的描述符,将他们从内核复制到程序中,不需要像 select() poll() 对注册的所有描述符遍历一遍。 + +epoll 对多线程编程更有友好,同时多个线程对同一个描述符调用了 epoll_wait 也不会产生像 select() poll() 的不确定情况。或者一个线程调用了 epoll_wait 另一个线程关闭了同一个描述符也不会产生不确定情况。 +>>>>>>> 682cb5dc73dc0c4ddce34e00e305bdb7ccbaef5e 它是 select 和 poll 的增强版,更加灵活而且没有描述符限制。它将用户关心的描述符放到内核的一个事件表中,从而只需要在用户空间和内核空间拷贝一次。 select 和 poll 方式中,进程只有在调用一定的方法后,内核才对所有监视的描述符进行扫描。而 epoll 事先通过 epoll_ctl() 来注册描述符,一旦基于某个描述符就绪时,内核会采用类似 callback 的回调机制,迅速激活这个描述符,当进程调用 epoll_wait() 时便得到通知。 +<<<<<<< HEAD 新版本的 epoll_create(int size) 参数 size 不起任何作用,在旧版本的 epoll 中如果描述符的数量大于 size,不保证服务质量。 epoll_ct() 执行一次系统调用,用于向内核注册新的描述符或者是改变某个文件描述符的状态。已注册的描述符在内核中会被维护在一棵红黑树上,通过回调函数内核会将 I/O 准备好的描述符加入到一个链表中管理。 @@ -1329,6 +1364,16 @@ epoll_ct() 执行一次系统调用,用于向内核注册新的描述符或者 epoll_wait() 取出在内核中通过链表维护的 I/O 准备好的描述符,将他们从内核复制到程序中,不需要像 select/poll 对注册的所有描述符遍历一遍。 epoll 对多线程编程更有友好,同时多个线程对同一个描述符调用了 epoll_wait 也不会产生像 select/poll 的不确定情况。或者一个线程调用了 epoll_wait 另一个线程关闭了同一个描述符也不会产生不确定情况。 +======= +#### eopll 工作模式 + +epoll 对文件描述符的操作有两种模式:LT(level trigger)和 ET(edge trigger)。 + +epoll_event有两种触发模式,LT模式和ET模式 + +- LT 模式:当 epoll_wait() 检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序可以不立即处理该事件。下次调用 epoll_wait() 时,会再次响应应用程序并通知此事件。是默认的一种模式,并且同时支持 Blocking 和 No-Blocking。 +- ET 模式:当 epoll_wait() 检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序必须立即处理该事件。如果不处理,下次调用 epoll_wait() 时,不会再次响应应用程序并通知此事件。很大程度上减少了 epoll 事件被重复触发的次数,因此效率要比 LT 模式高。只支持 No-Blocking,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。 +>>>>>>> 682cb5dc73dc0c4ddce34e00e305bdb7ccbaef5e ## select 和 poll 比较 @@ -1351,8 +1396,9 @@ poll 和 select 在速度上都很慢。 几乎所有的系统都支持 select,但是只有比较新的系统支持 poll。 -## eopll 工作模式 +## select() poll() epoll 应用场景 +<<<<<<< HEAD epoll_event 有两种触发模式:LT(level trigger)和 ET(edge trigger)。 ### 1. LT 模式 @@ -1388,6 +1434,29 @@ poll 没有最大描述符数量的限制,如果平台支持应该采用 poll ## 4. 性能对比 > [epoll Scalability Web Page](http://lse.sourceforge.net/epoll/index.html) +======= +很容易产生一种错觉认为只要用 epoll() 就可以了,select() poll() 都是历史遗留问题,并没有什么应用场景,其实并不是这样的。 + +### select() 应用场景 + +select() poll() epoll_wait() 都有一个 timeout 参数,在 select() 中 timeout 的精确度为 1ns,而 poll() 和 epoll_wait() 中则为 1ms,。所以 select 更加适用于实时要求更高的场景,比如核反应堆的控制。 + +select 历史更加悠久,它的可移植性更好,几乎被所有主流平台所支持。 + +### poll() 应用场景 + +poll 没有最大描述符数量的限制,如果平台支持应该采用 poll 且对实时性要求并不是十分严格,而不是 select。 + +需要同时监控小于 1000 个描述符。那么也没有必要使用 epoll,因为这个应用场景下并不能体现 epoll 的优势。 + +需要监控的描述符状态变化多,而且都是非常短暂的。因为 epoll 中的所有描述符都存储在内核中,造成每次需要对描述符的状态改变都需要通过 epoll_ctl() 进行系统调用,频繁系统调用降低效率。epoll 的描述符存储在内核,不容易调试。 + +### epoll 应用场景 + +程序只需要运行在 Linux 平台上,且、有非常大量的描述符需要同时轮询,比如一万,且这些连接最好是长连接。 + +[poll 与 epoll 的性能对比](http://lse.sourceforge.net/epoll/index.html) +>>>>>>> 682cb5dc73dc0c4ddce34e00e305bdb7ccbaef5e # 参考资料 @@ -1396,6 +1465,7 @@ poll 没有最大描述符数量的限制,如果平台支持应该采用 poll - [Boost application performance using asynchronous I/O](https://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-async/) - [Synchronous and Asynchronous I/O](https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa365683(v=vs.85).aspx) - [Linux IO 模式及 select、poll、epoll 详解](https://segmentfault.com/a/1190000003063859) +- [select / poll / epoll: practical difference for system architects](https://www.ulduzsoft.com/2014/01/select-poll-epoll-practical-difference-for-system-architects/) - [poll vs select vs event-based](https://daniel.haxx.se/docs/poll-vs-select.html) - [Linux 之守护进程、僵死进程与孤儿进程](http://liubigbin.github.io/2016/03/11/Linux-%E4%B9%8B%E5%AE%88%E6%8A%A4%E8%BF%9B%E7%A8%8B%E3%80%81%E5%83%B5%E6%AD%BB%E8%BF%9B%E7%A8%8B%E4%B8%8E%E5%AD%A4%E5%84%BF%E8%BF%9B%E7%A8%8B/) - [Linux process states](https://idea.popcount.org/2012-12-11-linux-process-states/)