遊戲架構 遊戲架構設計(8)

原文地址:https://blog.csdn.net/erlib/article/details/24301867

select、poll、epoll簡介

epoll跟select都能提供多路I/O複用的解決方案。在現在的Linux核心裡有都能夠支援，其中epoll是Linux所特有，而select則應該是POSIX所規定，一般作業系統均有實現

select：

select本質上是通過設定或者檢查存放fd標誌位的資料結構來進行下一步處理。這樣所帶來的缺點是：

1、 單個程式可監視的fd數量被限制，即能監聽埠的大小有限:
一般來說這個數目和系統記憶體關係很大，具體數目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。
32位機預設是1024個。64位機預設是2048.

2、 對socket進行掃描時是線性掃描，即採用輪詢的方法，效率較低：
當套接字比較多的時候，每次select()都要通過遍歷FD_SETSIZE個Socket來完成排程,
不管哪個Socket是活躍的,都遍歷一遍。這會浪費很多CPU時間。
如果能給套接字註冊某個回撥函式，當他們活躍時，自動完成相關操作，那就避免了輪詢，
這正是epoll與kqueue做的。

3、需要維護一個用來存放大量fd的資料結構，
這樣會使得使用者空間和核心空間在傳遞該結構時複製開銷大

poll：

poll本質上和select沒有區別，它將使用者傳入的陣列拷貝到核心空間，然後查詢每個fd對應的裝置狀態，如果裝置就緒則在裝置等待佇列中加入一項並繼續遍歷，如果遍歷完所有fd後沒有發現就緒裝置，則掛起當前程式，直到裝置就緒或者主動超時，被喚醒後它又要再次遍歷fd。這個過程經歷了多次無謂的遍歷。

它沒有最大連線數的限制，原因是它是基於連結串列來儲存的，但是同樣有一個缺點：

1、大量的fd的陣列被整體複製於使用者態和核心地址空間之間，
而不管這樣的複製是不是有意義。

2、poll還有一個特點是“水平觸發”，如果報告了fd後，沒有被處理，
那麼下次poll時會再次報告該fd。

epoll:

epoll支援水平觸發和邊緣觸發，最大的特點在於邊緣觸發，它只告訴程式哪些fd剛剛變為就需態，並且只會通知一次。還有一個特點是，epoll使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl註冊fd，一旦該fd就緒，核心就會採用類似callback的回撥機制來啟用該fd，epoll_wait便可以收到通知

epoll的優點：

1、沒有最大併發連線的限制，能開啟的FD的上限遠大於1024（1G的記憶體上能監聽約10萬個埠）；

2、效率提升，不是輪詢的方式，不會隨著FD數目的增加效率下降。只有活躍可用的FD才會呼叫callback函式；
      即Epoll最大的優點就在於它只管你“活躍”的連線，而跟連線總數無關，
因此在實際的網路環境中，Epoll的效率就會遠遠高於select和poll。

3、 記憶體拷貝，利用mmap()檔案對映記憶體加速與核心空間的訊息傳遞；即epoll使用mmap減少複製開銷。

select、poll、epoll 區別總結：

1、支援一個程式所能開啟的最大連線數

select
單個程式所能開啟的最大連線數有FD_SETSIZE巨集定義，其大小是32個整數的大小（在32位的機器上，大小就是3232，同理64位機器上FD_SETSIZE為3264），當然我們可以對進行修改，然後重新編譯核心，但是效能可能會受到影響，這需要進一步的測試。
poll
poll本質上和select沒有區別，但是它沒有最大連線數的限制，原因是它是基於連結串列來儲存的
epoll
雖然連線數有上限，但是很大，1G記憶體的機器上可以開啟10萬左右的連線，2G記憶體的機器可以開啟20萬左右的連線

2、FD劇增後帶來的IO效率問題

select
因為每次呼叫時都會對連線進行線性遍歷，所以隨著FD的增加會造成遍歷速度慢的“線性下降效能問題”。
poll
同上
epoll
因為epoll核心中實現是根據每個fd上的callback函式來實現的，只有活躍的socket才會主動呼叫callback，所以在活躍socket較少的情況下，使用epoll沒有前面兩者的線性下降的效能問題，但是所有socket都很活躍的情況下，可能會有效能問題。

3、 訊息傳遞方式

select
核心需要將訊息傳遞到使用者空間，都需要核心拷貝動作
poll
同上
epoll
epoll通過核心和使用者空間共享一塊記憶體來實現的。

總結：

綜上，在選擇select，poll，epoll時要根據具體的使用場合以及這三種方式的自身特點:

1、表面上看epoll的效能最好，但是在連線數少並且連線都十分活躍的情況下，
select和poll的效能可能比epoll好，畢竟epoll的通知機制需要很多函式回撥。

2、select低效是因為每次它都需要輪詢。但低效也是相對的，視情況而定，
也可通過良好的設計改善