概览
epoll跟select都能提供多路I/O复用的解决方案。
在现在的Linux内核里有都能够支持，其中epoll是Linux所特有，而select则应该是POSIX所规定，一般操作系统均有实现。
select
select 与 poll 工作原理：
1、select 主要是采用轮询的方式来实现对就绪的 fd 处理：
2、poll 和 select 基本相同，主要不同在于 poll 没有对 fd 数量限制
函数定义
int select(int nfds,
fd_set *restrict readfds,
fd_set *restrict writefds,
fd_set *restrict errorfds,
struct timeval *restrict timeout);
nfds: 监控的文件描述符集里最大文件描述符+1，此参数会告诉内核检测前多少个文件描述符的状态
readfds: 监控有读数据到达文件描述符集合，传入传出参数
writefds:监控写数据到达文件描述符集合，传入传出参数
exceptfds:监控异常发生达文件描述符集合,如带外数据到达异常，传入传出参数
timeout:定时阻塞监控时间，3种情况
1. NULL，阻塞, 但是在select检测到之后会结束阻塞
2. 设置timeval，等待固定时间
3. 设置timeval里时间均为0，检查描述字后立即返回，轮询
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};
4.返回值, 返回有几个文件描述符变化了, 但是不知道是哪一个, 需要遍历查找
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //把文件描述符集合里fd清0
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); //测试文件描述符集合里fd是否置1
void FD_SET(int fd, fd_set *set); //把文件描述符集合里fd位置1
void FD_ZERO(fd_set *set); //把文件描述符集合里所有位清0
select的第一个参数nfds为fdset集合中最大描述符值加1，fdset是一个位数组，其大小限制为__FD_SETSIZE（1024），位数组的每一位代表其对应的描述符是否需要被检查。
第二三四参数表示需要关注读、写、错误事件的文件描述符位数组，这些参数既是输入参数也是输出参数，可能会被内核修改用于标示哪些描述符上发生了关注的事件，所以每次调用select前都需要重新初始化fdset。
timeout参数为超时时间，该结构会被内核修改，其值为超时剩余的时间。
调用步骤
select的调用步骤如下：
使用copy_from_user从用户空间拷贝fdset到内核空间
注册回调函数__pollwait
遍历所有fd，调用其对应的poll方法（对于socket，这个poll方法是sock_poll，sock_poll根据情况会调用到tcp_poll,udp_poll或者datagram_poll） 以tcp_poll为例，其核心实现就是__pollwait，也就是上面注册的回调函数。
__pollwait的主要工作就是把current（当前进程）挂到设备的等待队列中，不同的设备有不同的等待队列，对于tcp_poll 来说，其等待队列是sk->sk_sleep（注意把进程挂到等待队列中并不代表进程已经睡眠了）。在设备收到一条消息（网络设备）或填写完文件数 据（磁盘设备）后，会唤醒设备等待队列上睡眠的进程，这时current便被唤醒了。
poll方法返回时会返回一个描述读写操作是否就绪的mask掩码，根据这个mask掩码给fd_set赋值。
如果遍历完所有的fd，还没有返回一个可读写的mask掩码，则会调用schedule_timeout是调用select的进程（也就是 current）进入睡眠。当设备驱动发生自身资源可读写后，会唤醒其等待队列上睡眠的进程。如果超过一定的超时时间（schedule_timeout 指定），还是没人唤醒，则调用select的进程会重新被唤醒获得CPU，进而重新遍历fd，判断有没有就绪的fd。
把fd_set从内核空间拷贝到用户空间。
select 的缺点
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。
总结下select的几大缺点：
（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大
（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大
（3）select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024
一般来说这个数目和系统内存关系很大，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位机默认是1024个。64位机默认是2048.
（4）对socket进行扫描时是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低
当套接字比较多的时候，每次select()都要通过遍历FD_SETSIZE个Socket来完成调度,不管哪个Socket是活跃的,都遍历一遍。这会浪费很多CPU时间。如果能给套接字注册某个回调函数，当他们活跃时，自动完成相关操作，那就避免了轮询，这正是epoll与kqueue做的。
源码
server 代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#define SERV_PORT 8888
int main(int argc, const char * argv[]) {
int lfd, cfd; //创建监听 通信文件描述符
struct sockaddr_in serv_addr, clien_addr;
// creat socket
lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
// init server sockaddr
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET; //地址族, ipv4
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //监听本机所有IP
serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); //设置端口
socklen_t serv_len = sizeof(serv_addr);
int opt = 1;
// 设置端口复用
setsockopt(lfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
//绑定端口
bind(lfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, serv_len);
//设置同时监听的最大个数
listen(lfd, 64);
printf("start accept ... \n");
int maxfd = lfd;
/**
* 设置最大的文件描述符, 交给系统内核处理, 系统内核发现有客户端连接则会监听到变化
* 创建要监听的文件描述符表, 但是系统监听时会将没有变化的移除
* 此时创建一个临时的文件描述符表给系统
*/
fd_set reads, test;
// init fd_set
FD_ZERO(&reads);
FD_SET(lfd, &reads);
while (1) {
test = reads;
//将test表交给系统, 系统检测中会修改发生改变的文件描述符
int ret = select(maxfd+1, &test, NULL, NULL, NULL);
if (ret == -1) {
perror("select error");
exit(1);
}
//判断是否有新的客户端连接, 如果存在则证明select检测到了lfd发生改变-有客户端连进来
if (FD_ISSET(lfd, &test)) {
socklen_t clien_len = sizeof(clien_addr);
cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&clien_addr, &clien_len);
if(cfd == -1) {
perror("accept error");
exit(1);
}
char ipbuf[128];
printf("new client link IP: %s, port: %d\n", inet_ntop(AF_INET, &clien_addr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)),
ntohs(clien_addr.sin_port));
// cfd放到检测读的集合中
FD_SET(cfd, &reads);
// 更新最大的文件描述符
maxfd = maxfd < cfd ? cfd : maxfd;
}
//检测客户端是否有数据到达, 因为系统没有提供变化的, 所以需要遍历
for(int i = lfd+1; i<=maxfd; ++i) {
// 判断文件描述符是否在读集合中
if(FD_ISSET(i, &test)) {
char buf[1024] = {0};
int len = (int)recv(i, buf, sizeof(buf), 0);
if(len == -1) {
perror("recv error");
exit(1);
} else if(len == 0) { // == 0 客户端主动断开了连接
printf("客户端关闭了连接。。。\n");
// 从检测读的集合中删除该文件描述符
FD_CLR(i, &reads);
close(i);
} else {
printf("read buf = %s\n", buf);
for(int j=0; j<len; ++j) {
buf[j] = toupper(buf[j]);
}
printf("toupper buf == %s\n", buf);
// 发送数据给客户端
send(i, buf, strlen(buf)+1, 0);
}
}
}
}
return 0;
}
客户端
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#define backlog 5
#define BUFFSIZE 1024
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(-1 == sockfd)
{
perror("socket");
exit(EXIT_FAILURE);
}
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
if(-1 == connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)))
{
perror("connect");
close(sockfd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("connect success!\n");
char buff[BUFFSIZE];
int recvbytes, sendbytes;
while(1)
{
fgets(buff, sizeof(buff), stdin);
if(0 == strncmp(buff, "quit", 4))
{
printf("client quit!\n");
break;
}
sendbytes = send(sockfd, buff, strlen(buff)+1, 0);
if(sendbytes <= 0)
{
perror("send");
break;
}
}
close(sockfd);
return 0;
}
参考资料
https://www.cnblogs.com/renxs/p/3683189.html
