Linux IO 多路复用

简介

linux io 多路复用是用来实现单进程同时处理多个io请求的有效方法。

linux的io多路复用主要有以下3中方式：

select
poll
epoll

select

select函数监视的文件描述符有三类，readfds，writefds，exceptfds。调用后函数会阻塞，直到有描述符就绪（有数据读、写、或者有except），或者超时（timeout指定时间，如果立即返回设置null），函数返回。当select函数返回后，可以通过便利fdset，

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// select
int select(
    int n,                   //被监听的描述符的最大值+1
    fd_set *readfds,         //被监听的读事件fd集合
    fd_set *writefds,        //被监听的写事件fd集合
    fd_set *exceptfds,       //被监听的异常事件fd集合 
    struct timeval *timeout  //监听的超时时间
);

select 实现方式：

用户进程将要监听的fd放到一个文件描述符集合fd_set中，该fd_set是一个BitsMap，一次最多可监听1024个fd；
用户进程调用select() 函数将fd_set拷贝到内核；
内核遍历各fd_set，检查是否有网络事件产生；
内核当检查到有事件产生后，将此fd标记为可读或可写；
内核把fd_set拷贝回用户态里;
用户进程遍历fd_set, 找到可读或可写的fd，然后再对其处理。

select：效率低，性能不太好。不能解决大量并发请求的问题。

poll

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int poll(
    struct pollfd *fds,    //被监听描述符和相应的事件
    unsigned int nfds,     //被监听描述符的个数
    int timeout            //超时
);
struct pollfd{
  int fd;
  short events;
  short revents;
};

poll基本原理和selec相同；
不同之处在于：不用 BitsMap而是链表来存储fd_set, 因此一次监听的fd数量不会受到bitsmap的限制;

epoll

epoll_create: 创建epoll池子。
epoll_ctl：向epoll注册事件。告诉内核epoll关心哪些文件，让内核没有健忘症。
epoll_wait：等待就绪事件的到来。专门等哪些文件，第2个参数是输出参数，包含满足的fd，不需要再遍历所有的fd文件。

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int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
bind(s, ...);
listen(s, ...)

int epfd = epoll_create(...);
epoll_ctl(epfd, ...); //将所有需要监听的socket添加到epfd中
epoll_ctl(epfd, ...); 
...

while(1) {
    int n = epoll_wait(...);
    for(接收到数据的socket){
        //处理
    }
}

ET和LT

epoll 支持两种事件触发模式，分别是边缘触发（edge-triggered，ET）和水平触发（level-triggered，LT）。

使用边缘触发模式(EdgeTriger)时，当被监控的 Socket 描述符上有可读事件发生时，服务器端只会从 epoll_wait 中苏醒一次，即使进程没有调用 read 函数从内核读取数据，也依然只苏醒一次，因此我们程序要保证一次性将内核缓冲区的数据读取完；
使用水平触发模式时，当被监控的 Socket 上有可读事件发生时，服务器端不断地从 epoll_wait 中苏醒，直到内核缓冲区数据被 read 函数读完才结束，目的是告诉我们有数据需要读取；

signal IO

目前在linux中很少被用到，Linux内核某个IO事件ready，通过kill出一个signal，应用程序在signal IO上绑定处理函数。

kernel发现设备读写事件变化，调用一个 kill fa_sync ，应用程序绑定signal_io上的事件。

Linux IO 多路复用

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