select原理概述

　　調用select時，會發生以下事情：

　　1.從用戶空間拷貝fd_set到內核空間；

　　2.注冊回調函數__pollwait；

　　3.遍歷所有fd，對全部指定設備做一次poll（這里的poll是一個文件操作，它有兩個參數，一個是文件fd本身，一個是當設備尚未就緒時調用的回調函數__pollwait，這個函數把設備自己特有的等待隊列傳給內核，讓內核把當前的進程掛載到其中）；

　　4.當設備就緒時，設備就會喚醒在自己特有等待隊列中的【所有】節點，于是當前進程就獲取到了完成的信號。poll文件操作返回的是一組標準的掩碼，其中的各個位指示當前的不同的就緒狀態（全0為沒有任何事件觸發），根據mask可對fd_set賦值；

　　5.如果所有設備返回的掩碼都沒有顯示任何的事件觸發，就去掉回調函數的函數指針，進入有限時的睡眠狀態，再恢復和不斷做poll，再作有限時的睡眠，直到其中一個設備有事件觸發為止。

　　6.只要有事件觸發，系統調用返回，將fd_set從內核空間拷貝到用戶空間，回到用戶態，用戶就可以對相關的fd作進一步的讀或者寫操作了。

　　epoll原理概述

　　調用epoll_create時，做了以下事情：

　　1.內核幫我們在epoll文件系統里建了個file結點；

　　2.在內核cache里建了個紅黑樹用于存儲以后epoll_ctl傳來的socket；

　　3.建立一個list鏈表，用于存儲準備就緒的事件。

　　調用epoll_ctl時，做了以下事情：

　　1.把socket放到epoll文件系統里file對象對應的紅黑樹上；

　　2.給內核中斷處理程序注冊一個回調函數，告訴內核，如果這個句柄的中斷到了，就把它放到準備就緒list鏈表里。

　　調用epoll_wait時，做了以下事情：

　　觀察list鏈表里有沒有數據。有數據就返回，沒有數據就sleep，等到timeout時間到后即使鏈表沒數據也返回。而且，通常情況下即使我們要監控百萬計的句柄，大多一次也只返回很少量的準備就緒句柄而已，所以，epoll_wait僅需要從內核態copy少量的句柄到用戶態而已。

　　總結如下：

　　一顆紅黑樹，一張準備就緒句柄鏈表，少量的內核cache，解決了大并發下的socket處理問題。

　　執行epoll_create時，創建了紅黑樹和就緒鏈表；

　　執行epoll_ctl時，如果增加socket句柄，則檢查在紅黑樹中是否存在，存在立即返回，不存在則添加到樹干上，然后向內核注冊回調函數，用于當中斷事件來臨時向準備就緒鏈表中插入數據;

　　執行epoll_wait時立刻返回準備就緒鏈表里的數據即可。

　　兩種模式的區別：

　　LT模式下，只要一個句柄上的事件一次沒有處理完，會在以后調用epoll_wait時重復返回這個句柄，而ET模式僅在第一次返回。

　　兩種模式的實現：

　　當一個socket句柄上有事件時，內核會把該句柄插入上面所說的準備就緒list鏈表，這時我們調用epoll_wait，會把準備就緒的socket拷貝到用戶態內存，然后清空準備就緒list鏈表，最后，epoll_wait檢查這些socket，如果是LT模式，并且這些socket上確實有未處理的事件時，又把該句柄放回到剛剛清空的準備就緒鏈表。所以，LT模式的句柄，只要它上面還有事件，epoll_wait每次都會返回。

　　select的幾大缺點：

　?。?）每次調用select，都需要把fd集合從用戶態拷貝到內核態，這個開銷在fd很多時會很大

　?。?）同時每次調用select都需要在內核遍歷傳遞進來的所有fd，這個開銷在fd很多時也很大

　　（3）select支持的文件描述符數量太小了，默認是1024

　　epoll

　　epoll既然是對select和poll的改進，就應該能避免上述的三個缺點。那epoll都是怎么解決的呢？在此之前，我們先看一下epoll和select和poll的調用接口上的不同，select和poll都只提供了一個函數——select或者poll函數。而epoll提供了三個函數，epoll_create，epoll_ctl和epoll_wait，epoll_create是創建一個epoll句柄；epoll_ctl是注冊要監聽的事件類型；epoll_wait則是等待事件的產生。

　　對于第一個缺點，epoll的解決方案在epoll_ctl函數中。每次注冊新的事件到epoll句柄中時（在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD），會把所有的fd拷貝進內核，而不是在epoll_wait的時候重復拷貝。epoll保證了每個fd在整個過程中只會拷貝一次。

　　對于第二個缺點，epoll的解決方案不像select或poll一樣每次都把current輪流加入fd對應的設備等待隊列中，而只在epoll_ctl時把current掛一遍（這一遍必不可少）并為每個fd指定一個回調函數，當設備就緒，喚醒等待隊列上的等待者時，就會調用這個回調函數，而這個回調函數會把就緒的fd加入一個就緒鏈表）。epoll_wait的工作實際上就是在這個就緒鏈表中查看有沒有就緒的fd（利用schedule_timeout（）實現睡一會，判斷一會的效果，和select實現中的第7步是類似的）。

　　對于第三個缺點，epoll沒有這個限制，它所支持的FD上限是最大可以打開文件的數目，這個數字一般遠大于2048，舉個例子，在1GB內存的機器上大約是10萬左右，具體數目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看，一般來說這個數目和系統內存關系很大。

　　對比

　　select缺點：

　　最大并發數限制：使用32個整數的32位，即32*32=1024來標識fd，雖然可修改，但是有以下第二點的瓶頸；

　　效率低：每次都會線性掃描整個fd_set，集合越大速度越慢；

　　內核/用戶空間內存拷貝問題。

　　epoll的提升：

　　本身沒有最大并發連接的限制，僅受系統中進程能打開的最大文件數目限制；

　　效率提升：只有活躍的socket才會主動的去調用callback函數；

　　省去不必要的內存拷貝：epoll通過內核與用戶空間mmap同一塊內存實現。

　　當然，以上的優缺點僅僅是特定場景下的情況：高并發，且任一時間只有少數socket是活躍的。