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【无标题】I/O复用（epoll）三者区别▲

news 来源：原创 2025/8/3 11:18:13

一、SOCKET-IO复用技术

定义：SOCKET - IO复用技术是一种高效处理多个套接字（socket）的手段，能让单个线程同时监听多个文件描述符（如套接字）上的I/O事件（像可读、可写、异常），进而提高程序的并发处理能力，避免为每个套接字创建一个线程或进程带来的资源开销（像一个管家）

是由函数select、poll和 Epoll 支持的

1.select、poll和 Epoll三者的区别：

select：轮回机制，存储容器数组，固定大小

poll：轮回机制，存储容器链表，动态扩展

epoll：事件驱动机制

2. 数据结构与扩展性

机制	存储容器类型	最大连接数限制	动态扩展能力
select	固定大小的位掩码数组	通常为 1024（FD_SETSIZE）	❌ 无法扩展
poll	动态链表（struct pollfd）	无硬性限制（取决于系统资源）	✅ 动态添加
epoll	内核红黑树 + 就绪链表	无硬性限制（仅受内存约束）	✅ 自动管理

select：使用固定大小的 fd_set（位掩码）存储文件描述符，需手动管理位操作，扩展性差。
poll：使用链表 struct pollfd 存储文件描述符，可动态添加，突破了 select 的限制。
epoll：使用内核红黑树高效管理所有待监控的文件描述符，自动扩容。

3. 工作机制

机制	事件触发方式	轮询方式	性能特性
select	水平触发（Level Triggered）	遍历所有文件描述符	O (n) 时间复杂度
poll	水平触发	遍历所有文件描述符	O (n) 时间复杂度
epoll	边缘触发（Edge Triggered）或水平触发	仅遍历就绪链表	O (1) 时间复杂度

水平触发（LT）：只要文件描述符就绪（如可读），就会持续通知。
边缘触发（ET）：仅在文件描述符状态变化（如从不可读到可读）时通知一次，需立即处理，否则数据可能丢失。

4. 性能对比

场景	select/poll 表现	epoll 表现
连接数少且活跃	效率较高	优势不明显
连接数多但不活跃	性能急剧下降（轮询所有连接）	性能稳定（仅处理就绪连接）
大量并发连接	不适用（受 FD_SETSIZE 限制）	非常高效

二、Epoll函数

基于以上三种方法对比，所以我们选用epoll进行使用较为合适

epoll两种模式的区别：

LT逻辑简单，但效率低，ET反之

核心数据结构是：1个红黑树和1个链表

1.创建

int epoll_create(int size);

参数：size表明内核要监听的描述符数量。调用成功时返回一个epoll句柄描述符，失败时返回-1

2.注册要监听的事件类型

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

参数：用于控制 epoll 实例对文件描述符的监听。
- epfd是由epoll_create函数返回的 epoll 实例的文件描述符。
- op参数指定操作类型，常见的值有EPOLL_CTL_ADD（将文件描述符fd添加到 epoll 实例的监听列表中）、EPOLL_CTL_MOD（修改文件描述符fd的监听事件）和EPOLL_CTL_DEL（从 epoll 实例的监听列表中删除文件描述符fd）。
- fd是要进行操作的文件描述符。
- event是一个指向struct epoll_event结构体的指针，用于指定要监听的事件类型以及关联的数据。
返回值：成功时返回 0；失败时返回 -1，并设置errno以指示错误原因。

3.等待事件的就绪

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

功能：等待 epoll 实例所监听的文件描述符上有事件发生。
- epfd是 epoll 实例的文件描述符。
- events是一个struct epoll_event类型的数组，用于存储发生事件的文件描述符及其相关事件信息。
- maxevents指定了events数组的大小，即最多能返回的事件数量。
- timeout指定等待的超时时间，以毫秒为单位。如果设置为 -1，则表示无限期等待，直到有事件发生；如果设置为 0，则表示立即返回，不进行等待。
返回值：成功时返回发生事件的文件描述符数量；如果超时则返回 0；失败时返回 -1，并设置errno以指示错误原因。

#include "epollServer.h"epollServer::epollServer(int port)
{this->server = new TCPServer(port);init_epoll();
}void epollServer::init_epoll()
{// 创建epollepoll_fd = epoll_create(10);if (epoll_fd < 0) {perror("epoll_create error");return;}// 添加epoll关注事件//struct epoll_event epoll_event;epoll_event.data.fd = this->server->getServerfd();epoll_event.events = EPOLLIN;epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, this->server->getServerfd(), &epoll_event);cout << "epoll初始化完成..." << endl;
}void epollServer::start()
{struct epoll_event event_array[10] = { 0 };int event_num = 0;this->thread_pool = new ThreadPool2(5);// 主循环while (1) {cout << "epoll wait..." << endl;event_num = epoll_wait(epoll_fd, event_array, 10, -1);// cout<<event_arrayif (event_num < 0) {perror("epoll_wait error");continue;}for (int i = 0; i < event_num; i++) {if (event_array[i].data.fd == this->server->getServerfd()) {//处理连接请求cout << "有新客户端连接请求" << endl;int client_fd = accept(this->server->getServerfd(), NULL, NULL);if (client_fd < 0) {continue;}// 将新的客户端连接添加到epoll关注列表epoll_event.data.fd = client_fd;epoll_event.events = EPOLLIN;epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &epoll_event);}else if (event_array[i].events & EPOLLIN) {//处理请求监听的事件}}}
}

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