select，poll，epoll简介：
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select |
select本质上是通过设置或者检查存放fd标志位的数据结构来进行下一步处理。这样所带来的缺点是：
1、 单个进程可监视的fd数量被限制，数组有大小限制； 2 、需要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大； 3 、对socket进行扫描时是线性扫描； 4、select也是“水平触发”，如果报告了fd后，没有被处理，那么下次selectl时会再次报告该fd； |
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poll |
poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态，如果设备就绪则在设备等待队列中加入一项并继续遍历，如果遍历完所有fd后没有发现就绪设备，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时，被唤醒后它又要再次遍历fd。这个过程经历了多次无谓的遍历。 1、它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的； 2、和select一样大量的fd的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，而不管这样的复制是不是有意义。 3、poll也是线性扫描； 4、poll还有一个特点是“水平触发”，如果报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd。 |
| epoll |
epoll支持水平触发和边缘触发； 1、最大的特点在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就需态，并且只会通知一次。 2、在前面说到的复制问题上，epoll使用mmap减少复制开销（使用mmap，内核和用户态共享数据）。 3、还有一个特点是，epoll使用“事件”的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知。 4、虽然也有限制，可以认为无限大。 |
select，poll，epoll的比较：
1、支持一个进程所能打开的最大连接数
| select | 单个进程所能打开的最大连接数有FD_SETSIZE宏定义，其大小是32个整数的大小（在32位的机器上，大小就是32*32，同理64位机器上 FD_SETSIZE为32*64），当然我们可以对它进行修改，然后重新编译内核，但是性能可能会受到影响，这需要进一步的测试。 |
| poll | poll本质上和select没有区别，但是它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的。 |
| epoll | 虽然连接数有上限，但是很大，1G内存的机器上可以打开10万左右的连接，2G内存的机器可以打开20万左右的连接。 |
epoll管理链接数上限：/proc/sys/fs/epoll/max_user_watchs
根据epoll的实现，在64位环境下，epoll在内核中需要为每个fd消耗160Bytes。这部分内存可以通过slabtop查看。
其次，根据linux内核2.6.32.43中对tcp协议栈的实现，分析内核中socket相关数据结构的内存开销。内核为每个应用层中打开的socket维护structsocket_alloc数据结构，它包含struct socket和struct inode结构，分别对应socket在tcp中的表示和vfs中的inode数据结构。
在网络层中，还需要struct sock数据结构来表示socket。
2、FD剧增后带来的IO效率问题
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select |
因为每次调用时都会对连接进行线性遍历，所以随着FD的增加会造成遍历速度慢的“线性下降性能问题”。 |
| poll | 同上 |
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epoll |
因为epoll内核中实现是根据每个fd上的callback函数来实现的，只有活跃的socket才会主动调用callback，所以在活跃socket较少的情况下，使用epoll没有前面两者的线性下降的性能问题，但是所有socket都很活跃的情况下，可能会有性能问题。 |
3、消息传递方式
| select | 内核需要将消息传递到用户空间，都需要内核拷贝动作。 |
| poll | 同上 |
| epoll | epoll通过内核和用户空间通过mmap共享一块内存来实现的。 |
综上比较：
在选择select，poll，epoll时，要根据具体的使用场合以及select，poll，epoll这三种方式的自身特点。
从表象看epoll的性能最好，但是在连接数少，并且连接都十分活跃的情况下，select和poll的性能可能比epoll好，毕竟epoll的通知机制需要很多回调函数来完成。
epoll在事件管理上，使用的是红黑树，可以快速的增删事件和快速查找事件。
以上参考博客：
http://xingyunbaijunwei.blog.163.com/blog/static/76538067201241685556302/
select的接口，及解释：
select()
select()用来监控多个文件描述符，当fd变得可读/可写时，select()将标记可读/可写fd。select()现在被认为是低效的fd监控接口，在实际项目中通常用epoll()来代替select()。
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
int select(int maxfd, fd_set* readfds, fd_set* writefds, fd_set* exceptfds, struct timeval* timeout);
void FD_CLR(int fd, fd_set* set);
int FD_ISSET(int fd, fd_set* set);
void FD_SET(int fd, fd_set* set);
void FD_ZERO(fd_set* set);
select()的参数解析：
1、一个参数maxfd是加入select()的最大文件描述符值+1，最大值为1024。可以修改FD_SETSIZE的值以使select()支持更多文件描述符监控，但必须重新编译内核，否则结果未知。
2、中间3个参数是3个fd集合，分别是你想监听的可读fd、可写fd、异常fd。
3、最后一个参数timeout是指定select()的超时时间。
timeout的取值可以是：
NULL - 永久等待，直到有读/写/异常事件发生。
0 - 立即返回，此时select()为非阻塞状态。
其他值 - 指定select()等待时间。注意，timeout指定最长等待时间，但一旦有1个或多个fd可读/写/异常时select()就会返回。
select()的返回值：
0 - 超时，且没有任何读/写fd。
> 0 - 有读/写fd，用FD_ISSET()进一步判断。
-1 - select()出错。常见的错误包括：
EINTR - 捕获到信号。通常可忽略。
EBADF - 有无效的文件描述符。
Socket可读/写的常见情况分析：
select()返回sockfd可读：
1、Receive缓冲区的数据大于或等于low-water mark的值。low-water mark的值可通过SO_RCVLOWAT选项控制，默认是1。 (即读缓冲区中有数据)
2、TCP连接接收到FIN，即Read half of the connections is closed。此时对sockfd的读操作将返回0，即EOF。
3、如果sockfd是一个监听套接字，则表明有新连接，可调用accept()函数建立新连接。
4、Socket出错，此时对sockfd的读操作将返回-1。
select()返回sockfd可写：
1、Send缓冲区的数据大于或等于low-water mark的值。low-water mark的值可通过SO_SNDLOWAT选项控制，默认是2048。 (即缓冲区有数据)
2、Write half of the connection is closed，对sockfd的写操作将产生SIGPIPE信号。
3、对非阻塞的sockfd调用connect()，connect()完成或失败。
4、Socket出错，此时对sockfd的写操作将返回-1。
分析。若读缓冲有数据，则socket可读；若写缓冲有空间，则socket可写。如果socket出错，则它本身处于可读写状态，且调用read()/write()返回-1。若是Listen Socket，则有新连接来时它可读；若是Non-block Connect Socket，则连接成功时它可写。这些情况都不难理解，只有以上列出情况3，需要进一步说明。
参考：http://www.berlinix.com/dev/network.php
epoll的接口非常简单，一共就三个函数：
1.创建epoll句柄
int epfd = epoll_create(int size);
创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。
2.将被监听的描述符添加到epoll句柄或从epool句柄中删除或者对监听事件进行修改。
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
epoll的事件注册函数，它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。
EPOLL_CTL_ADD： 注册新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD： 修改已经注册的fd的监听事件；
EPOLL_CTL_DEL： 从epfd中删除一个fd；
第三个参数是需要监听的fd，
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
events可以是以下几个宏的集合：
EPOLLIN ： 触发该事件，表示对应的文件描述符上有可读数据。(包括对端SOCKET正常关闭)；
EPOLLOUT： 触发该事件，表示对应的文件描述符上可以写数据；
EPOLLPRI： 表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
EPOLLERR： 表示对应的文件描述符发生错误；
EPOLLHUP： 表示对应的文件描述符被挂断；
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT： 只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里。
3. 等待事件触发，当超过timeout还没有事件触发时，就超时。
等待事件的产生，类似于select()调用。
当产生了一个EPOLLIN事件后：
读数据的时候需要考虑的是当recv()返回的大小如果等于要求的大小，即sizeof(buf)，那么很有可能是缓冲区还有数据未读完，也意味着该次事件还没有处理完，所以还需要再次读取（如果在ET水平模式下，可以等到下次事件触发时，再读数据）：
while(rs) //ET模型
{
buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);
if(buflen < 0)
{
// 由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN或EINT时,表示当前缓冲区已无数据可读(被其它线程可能读了)
// 在这里就当作是该次事件已处理处。因为是ET模式，如果有数据，内核还会继续触发读事件。
//即当buflen<0且errno=EAGAIN||errno=EINT时，表示没有数据了。(读/写都是这样)
if(errno == EAGAIN || errno == EINT)
break;
else
return; //真的失败了。
}
else if(buflen == 0)
{
// 这里表示对端的socket已正常关闭，收到了FIN包。soket在read到0个数据时，表示收到对端请求的FIN包。
}
if(buflen == sizeof(buf)
rs = 1; // 需要再次读取(有可能是因为数据缓冲区buf太小，所以数据没有读完，可以等到下次再读，没有buf了)
else
rs = 0; //不需要再次读取(当buflen<sizeof(buf)时，非阻塞文件描述符的特性)，
}
当产生了一个EPOLLOUT事件后：
还有，假如发送端流量大于接收端的流量(意思是epoll所在的程序读比转发的socket要快)，由于是非阻塞的socket，那么send()函数虽然返回，但实际缓冲区的数据并未真正发给接收端，这样不断的读和发，当缓冲区满后会产生EAGAIN错误(参考man send)，同时，不理会这次请求发送的数据。所以，需要封装socket_send()的函数用来处理这种情况，该函数会尽量将数据写完再返回，返回-1表示出错。在socket_send()内部，当写缓冲已满(send()返回-1,且errno为EAGAIN)，那么会等待后再重试。这种方式并不很完美，在理论上可能会长时间的阻塞在socket_send()内部，但暂没有更好的办法。这种方法类似于readn和writen的封装(在《UNIX环境高级编程》中也有介绍)
ssize_t socket_send(int sockfd, const char* buffer, size_t buflen)
{
ssize_t tmp;
size_t total = buflen;
const char *p = buffer;
while(1)
{
tmp = send(sockfd, p, total, 0);
if(tmp < 0)
{
// 当send收到信号时,可以继续写,但这里返回-1.
if(errno == EINTR)
return -1;
// 当socket是非阻塞时,如返回此错误,表示写缓冲队列已满,
// 在这里做延时后再重试.
if(errno == EAGAIN)
{
usleep(1000);
continue;
}
return -1;
}
if((size_t)tmp == total)
return buflen;
total -= tmp;
p += tmp;
}
return tmp;