UNIX环境编程（C语言）中的多路复用——select、poll、epoll

后端

2023-10-08 23:21:35

多路复用技术：解锁并发编程的秘密武器

在繁忙的数字世界中，开发人员不断面临着构建高并发、高性能网络应用程序的挑战。多路复用技术作为一种有效的 IO 处理技术，为解决这一难题提供了关键。

多路复用的本质

多路复用是一种允许应用程序同时监视多个文件符的系统调用。当有 IO 事件发生时，它会及时通知应用程序。这种技术提高了程序的并发处理能力，从而使其能够高效地处理大量的并行连接。

主要的多路复用模型

select： 最早的 Unix 多路复用机制，它使用 select() 系统调用，但具有文件符数量限制。
poll： 对 select 的改进，使用 poll() 系统调用，取消了文件描述符限制，并支持信号。
epoll： Linux 系统中高效的多路复用机制，使用 epoll_create() 创建 epoll 实例，并使用 epoll_wait() 等待事件。它可以监视数百万个文件描述符，性能远超 select 和 poll。

选择合适的模型

选择合适的 IO 多路复用模型取决于应用程序的特定需求：

select： 适用于文件描述符数量较少、对性能要求不高的场景。
poll： 适用于文件描述符数量较多、对性能要求较高的场景。
epoll： 适用于文件描述符数量非常多、对性能要求非常高的场景。

代码示例

以下代码示例展示了使用 epoll 进行多路复用的基本步骤：

#include <sys/epoll.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    // 创建 epoll 实例
    int epoll_fd = epoll_create1(0);
    if (epoll_fd == -1) {
        perror("epoll_create1");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 添加文件描述符到 epoll 实例
    int fd = 0;  // 文件描述符（如套接字或管道）
    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = fd;
    if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event) == -1) {
        perror("epoll_ctl");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 循环等待 epoll 事件
    while (1) {
        int nfds = epoll_wait(epoll_fd, &event, 1, -1);
        if (nfds == -1) {
            perror("epoll_wait");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        for (int i = 0; i < nfds; i++) {
            // 处理就绪的文件描述符
            if (event.events & EPOLLIN) {
                // 读入数据或执行其他 IO 操作
            }
        }
    }

    // 关闭 epoll 实例
    if (close(epoll_fd) == -1) {
        perror("close");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}