模型和模样的区别

Apache select和Nginx epoll模型区别 部分内容摘自跟老男孩学Linux运维:Web集群实战（运维人员必备书籍）

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1.select 和epoll模型区别 1.1.网络IO模型概述

     通常来说，网络IO可以抽象成用户态和内核态之间的数据交换。一次网络数据读取 *** 作（read），可以拆分成两个步骤：1）网卡驱动等待数据准备好（内核态）2）将数据从内核空间拷贝到进程空间（用户态）。根据这两个步骤处理方式不一样，我们通常把网络IO划分成阻塞IO和非阻塞IO。

      ·阻塞IO。用户调用网络IO相关的系统调用时（例如read），如果此时内核网卡还没有读取到网络数据，那么本次系统调用将会一直阻塞，直到对端系统发送的数据到达为止。如果对端一直没有发送数据，则本次调用将永远不会返回。

      · 非阻塞IO。当用户调用网络IO相关的系统调用时（例如read），如果此时内核网络还没有收到网络数据，那么本次系统调用将会立即返回，并返回一个EAGAIN的错误码。

在没有IO多路复用技术之前，由于没有一种好的方式来探测网络IO是否可读可写。因此，为了增加系统的并发连接量，一般是借助多线程或多进程的方式来增加系统的并发连接数。但是这种方式有个问题就是系统的并发连接数受限于 *** 作系统的最大线程或进程数，并且随着 *** 作系统的线程或进程数增加，将会引发大量的上下文切换，导致系统的性能急剧下降。为了解决这个问题， *** 作系统引入了IO多路转接技术（IO multiplexing）。

1.2.  IO多路转接技术

    IO多路转接技术其实就是使用select、epoll等 *** 作系统提供的系统调用来检测IO事件的各种机制。通过select、epoll等机制，我们可以很轻松的同时管理大量的网络IO连接，并且获取到处于活跃状态的连接。当其中一个或多个发生网络IO事件时，select、epoll等系统调用就会返回相应的连接，我们就可以对这些连接进行读取或写入 *** 作，从而完成网络数据交互。

1.3.select 工作原理

       select函数原型：

        int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

          select各个参数说明：

               ·  nfds

这个参数的值一般设置为读集合（readfds）、写集合（writefds）以及exceptfds（异常集合）中最大的描述符（fd）+1，当然也可以设置为FD_SETSIZE。FD_SETSIZE是 *** 作系统定义的一个宏，一般是1024。也就是说读写以及异常集合大小的最大值是1024，所以使用select最多只能管理1024个连接。如果大于1024个连接，select将会产生不确定行为。

· readfds

指向可读描述符集的指针，如果我们关心连接的可读事件，需要把连接的描述符设置到读集合中。

·writefds

指向可写描述符集的指针，如果我们关心连接的可写事件，需要把连接的描述符设置到可写集合中。

· exceptfds

指向异常描述符集的指针，如果我们关心连接的是否发生异常，需要把连接的描述符设置到异常描述符集合中。

·timeout

指select愿意等待的时间。

                      struct timeval {

                                           longtv_sec;      //秒数

                                           longtv_usec;    //微秒数

                                   }

                一般来说，分为三种情况：

·timeout为空，select将会永远等待。直到有连接可读、可写或者被信号中断时返回。

·timeout->tv_sec = 0 且 timeout->tv_usec = 0，完全不等待。检测所有指定的描述符后立即返回。这是得到多个描述符的状态而不阻塞select函数的轮询方法。

·timeout->tv_sec != 且 timeout->tv_usec != 0，等待指定的秒数和微秒数。当指定的描述符之一已经准备好，或者超过了指定的时间值，则立即返回。如果超时了，还没有一个描述符准备好，则返回0。

     select的工作原理，select通过轮询来检测各个集合中的描述符（fd）的状态，如果描述符的状态发生改变，则会在该集合中设置相应的标记位；如果指定描述符的状态没有发生改变，则将该描述符从对应集合中移除。因此，select的调用复杂度是线性的，即O(n)。举个例子，一个保姆照看一群孩子，如果把孩子是否需要尿尿比作网络IO事件，select的作用就好比这个保姆挨个询问每个孩子：你要尿尿吗？如果孩子回答是，保姆则把孩子拎出来放到另外一个地方。当所有孩子询问完之后，保姆领着这些要尿尿的孩子去上厕所（处理网络IO事件）。

    select的限制，前面提到FD_SETSIZE宏，这个宏是 *** 作系统定义的。在linux下面通常是1024，也就是说select最多只能管理1024个描述符。如果大于1024的个描述，select将会产生不可预知的行为。那在没有poll或epoll的情况下，怎样使用select来处理连接数大于1024的情况呢？答案是使用多线程技术，每个线程单独使用一个select进行检测。这样的话，你的系统能够处理的并发连接数等于线程数*1024。早期的apache就是这种技术来支撑海量连接的。

1.4.epoll工作原理

  epoll函数原型：

        int epoll_create(int size);

        intepoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

 

                int epoll_wait(intepfd,  struct epoll_event *events, intmaxevents,  int timeout);

         epoll依赖上述三个函数，既可以完成成千上万的并发连接管理。epoll使用方式，1）通过epoll_create建立epoll句柄。2）将描述符所感兴趣的事件通过epoll_ctl添加到epoll句柄中。3）调用epoll_wait返回所有可读写的描述符。

  epoll是Linux内核为处理大批量文件描述符而作了改进的epoll，是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本，它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。另一点原因就是获取事件的时候，它无须遍历整个被侦听的描述符集，只要遍历那些被内核IO事件异步唤醒而加入Ready队列的描述符集合就行了。epoll除了提供select/poll那种IO事件的水平触发（Level Triggered）外，还提供了边缘触发（Edge Triggered），这就使得用户空间程序有可能缓存IO状态，减少epoll_wait/epoll_pwait的调用，提高应用程序效率。

      还是以保姆照看一群孩子为例，在epoll机制下，保姆不再需要挨个的询问每个孩子是否需要尿尿。取而代之的是，每个孩子如果自己需要尿尿的时候，自己主动的站到事先约定好的地方，而保姆的职责就是查看事先约定好的地方是否有孩子。如果有小孩，则领着孩子去上厕所（网络事件处理）。因此，epoll的这种机制，能够高效的处理成千上万的并发连接，而且性能不会随着连接数增加而下降。

1.5.select和epoll对比

综上所述，select和epoll对比如下表所示

select

epoll

性能

随着连接数增加，急剧下降。处理成千上万并发连接数时，性能很差。

随着连接数增加，性能基本上没有下降。处理成千上万并发连接时，性能很好。

连接数

连接数有限制，处理的最大连接数不超过1024。如果要处理超过1024个连接数，则需要修改FD_SETSIZE宏，并重新编译 。

连接数无限制。

内在处理机制

线性轮询

回调callback

开发复杂性

低

中

 

老男孩教育最新课程select和epoll简单区别比喻

select的调用复杂度是线性的，即O(n)。举个例子，一个保姆照看一群孩子，如果把孩子是否需要尿尿比作网络IO事件，select的作用就好比这个保姆挨个询问每个孩子：你要尿尿吗？如果孩子回答是，保姆则把孩子拎出来放到另外一个地方。当所有孩子询问完之后，保姆领着这些要尿尿的孩子去上厕所（处理网络IO事件）。

还是以保姆照看一群孩子为例，在epoll机制下，保姆不再需要挨个的询问每个孩子是否需要尿尿。取而代之的是，每个孩子如果自己需要尿尿的时候，自己主动的站到事先约定好的地方，而保姆的职责就是查看事先约定好的地方是否有孩子。如果有小孩，则领着孩子去上厕所（网络事件处理）。因此，epoll的这种机制，能够高效的处理成千上万的并发连接，而且性能不会随着连接数增加而下降。