最近有朋友在面試的時(shí)候被問了select 和epoll效率差的原因，和一般人一樣，大部分都會(huì)回答select是輪詢、epoll是觸發(fā)式的，所以效率高。這個(gè)答案聽上去很完美，大致也說出了二者的主要區(qū)別。
今天閑來無事，翻看了下內(nèi)核代碼，結(jié)合內(nèi)核代碼和大家分享下我的觀點(diǎn)。

一、連接數(shù)

我本人也曾經(jīng)在項(xiàng)目中用過select和epoll,對于select，感觸最深的是linux下select最大數(shù)目限制(windows 下似乎沒有限制)，每個(gè)進(jìn)程的select最多能處理FD_SETSIZE個(gè)FD(文件句柄)，
如果要處理超過1024個(gè)句柄，只能采用多進(jìn)程了。
常見的使用slect的多進(jìn)程模型是這樣的： 一個(gè)進(jìn)程專門accept，成功后將fd通過unix socket傳遞給子進(jìn)程處理，父進(jìn)程可以根據(jù)子進(jìn)程負(fù)載分派。曾經(jīng)用過1個(gè)父進(jìn)程+4個(gè)子進(jìn)程 承載了超過4000個(gè)的負(fù)載。
這種模型在我們當(dāng)時(shí)的業(yè)務(wù)運(yùn)行的非常好。epoll在連接數(shù)方面沒有限制，當(dāng)然可能需要用戶調(diào)用API重現(xiàn)設(shè)置進(jìn)程的資源限制。

二、IO差別

1、select的實(shí)現(xiàn)

這段可以結(jié)合linux內(nèi)核代碼描述了，我使用的是2.6.28，其他2.6的代碼應(yīng)該差不多吧。
先看看select:
select系統(tǒng)調(diào)用的代碼在fs/Select.c下，
asmlinkage long sys_select(int n, fd_set __user *inp, fd_set __user *outp,
            fd_set __user *exp, struct timeval __user *tvp)
{
    struct timespec end_time, *to = NULL;
    struct timeval tv;
    int ret;

    if (tvp) {
        if (copy_from_user(&tv, tvp, sizeof(tv)))
            return -EFAULT;

        to = &end_time;
        if (poll_select_set_timeout(to,
                tv.tv_sec + (tv.tv_usec / USEC_PER_SEC),
                (tv.tv_usec % USEC_PER_SEC) * NSEC_PER_USEC))
            return -EINVAL;
    }

    ret = core_sys_select(n, inp, outp, exp, to);
    ret = poll_select_copy_remaining(&end_time, tvp, 1, ret);

    return ret;
}
前面是從用戶控件拷貝各個(gè)fd_set到內(nèi)核空間，接下來的具體工作在core_sys_select中，
core_sys_select->do_select,真正的核心內(nèi)容在do_select里：
int do_select(int n, fd_set_bits *fds, struct timespec *end_time)
{
    ktime_t expire, *to = NULL;
    struct poll_wqueues table;
    poll_table *wait;
    int retval, i, timed_out = 0;
    unsigned long slack = 0;

    rcu_read_lock();
    retval = max_select_fd(n, fds);
    rcu_read_unlock();

    if (retval < 0)
        return retval;
    n = retval;

    poll_initwait(&table);
    wait = &table.pt;
    if (end_time && !end_time->tv_sec && !end_time->tv_nsec) {
        wait = NULL;
        timed_out = 1;
    }

    if (end_time && !timed_out)
        slack = estimate_accuracy(end_time);

    retval = 0;
    for (;;) {
        unsigned long *rinp, *routp, *rexp, *inp, *outp, *exp;

        set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

        inp = fds->in; outp = fds->out; exp = fds->ex;
        rinp = fds->res_in; routp = fds->res_out; rexp = fds->res_ex;

        for (i = 0; i < n; ++rinp, ++routp, ++rexp) {
            unsigned long in, out, ex, all_bits, bit = 1, mask, j;
            unsigned long res_in = 0, res_out = 0, res_ex = 0;
            const struct file_operations *f_op = NULL;
            struct file *file = NULL;

            in = *inp++; out = *outp++; ex = *exp++;
            all_bits = in | out | ex;
            if (all_bits == 0) {
                i += __NFDBITS;
                continue;
            }

            for (j = 0; j < __NFDBITS; ++j, ++i, bit <<= 1) {
                int fput_needed;
                if (i >= n)
                    break;
                if (!(bit & all_bits))
                    continue;
                file = fget_light(i, &fput_needed);
                if (file) {
                    f_op = file->f_op;
                    mask = DEFAULT_POLLMASK;
                    if (f_op && f_op->poll)
                        mask = (*f_op->poll)(file, retval ? NULL : wait);
                    fput_light(file, fput_needed);
                    if ((mask & POLLIN_SET) && (in & bit)) {
                        res_in |= bit;
                        retval++;
                    }
                    if ((mask & POLLOUT_SET) && (out & bit)) {
                        res_out |= bit;
                        retval++;
                    }
                    if ((mask & POLLEX_SET) && (ex & bit)) {
                        res_ex |= bit;
                        retval++;
                    }
                }
            }
            if (res_in)
                *rinp = res_in;
            if (res_out)
                *routp = res_out;
            if (res_ex)
                *rexp = res_ex;
            cond_resched();
        }
        wait = NULL;
        if (retval || timed_out || signal_pending(current))
            break;
        if (table.error) {
            retval = table.error;
            break;
        }

        /*
         * If this is the first loop and we have a timeout
         * given, then we convert to ktime_t and set the to
         * pointer to the expiry value.
         */
        if (end_time && !to) {
            expire = timespec_to_ktime(*end_time);
            to = &expire;
        }

        if (!schedule_hrtimeout_range(to, slack, HRTIMER_MODE_ABS))
            timed_out = 1;
    }
    __set_current_state(TASK_RUNNING);

    poll_freewait(&table);

    return retval;
}
上面的代碼很多，其實(shí)真正關(guān)鍵的代碼是這一句:
mask = (*f_op->poll)(file, retval ? NULL : wait);
這個(gè)是調(diào)用文件系統(tǒng)的 poll函數(shù)，不同的文件系統(tǒng)poll函數(shù)自然不同，由于我們這里關(guān)注的是tcp連接，而socketfs的注冊在 net/Socket.c里。
register_filesystem(&sock_fs_type);
socket文件系統(tǒng)的函數(shù)也是在net/Socket.c里：
static const struct file_operations socket_file_ops = {
    .owner =    THIS_MODULE,
    .llseek =    no_llseek,
    .aio_read =    sock_aio_read,
    .aio_write =    sock_aio_write,
    .poll =        sock_poll,
    .unlocked_ioctl = sock_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
    .compat_ioctl = compat_sock_ioctl,
#endif
    .mmap =        sock_mmap,
    .open =        sock_no_open,    /* special open code to disallow open via /proc */
    .release =    sock_close,
    .fasync =    sock_fasync,
    .sendpage =    sock_sendpage,
    .splice_write = generic_splice_sendpage,
    .splice_read =    sock_splice_read,
};
從sock_poll跟隨下去，
最后可以到 net/ipv4/tcp.c的
unsigned int tcp_poll(struct file *file, struct socket *sock, poll_table *wait)
這個(gè)是最終的查詢函數(shù)，
也就是說select 的核心功能是調(diào)用tcp文件系統(tǒng)的poll函數(shù)，不停的查詢，如果沒有想要的數(shù)據(jù)，主動(dòng)執(zhí)行一次調(diào)度（防止一直占用cpu），直到有一個(gè)連接有想要的消息為止。
從這里可以看出select的執(zhí)行方式基本就是不同的調(diào)用poll,直到有需要的消息為止，如果select 處理的socket很多，這其實(shí)對整個(gè)機(jī)器的性能也是一個(gè)消耗。

2、epoll的實(shí)現(xiàn)

epoll的實(shí)現(xiàn)代碼在 fs/EventPoll.c下，
由于epoll涉及到幾個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，這里不逐個(gè)分析了，僅僅分析幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，
第一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在
static int ep_insert(struct eventpoll *ep, struct epoll_event *event,
             struct file *tfile, int fd)
這是在我們調(diào)用sys_epoll_ctl 添加一個(gè)被管理socket的時(shí)候調(diào)用的函數(shù)，關(guān)鍵的幾行如下：
epq.epi = epi;
    init_poll_funcptr(&epq.pt, ep_ptable_queue_proc);

    /*
     * Attach the item to the poll hooks and get current event bits.
     * We can safely use the file* here because its usage count has
     * been increased by the caller of this function. Note that after
     * this operation completes, the poll callback can start hitting
     * the new item.
     */
    revents = tfile->f_op->poll(tfile, &epq.pt);
這里也是調(diào)用文件系統(tǒng)的poll函數(shù)，不過這次初始化了一個(gè)結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)會(huì)帶有一個(gè)poll函數(shù)的callback函數(shù)：ep_ptable_queue_proc，
在調(diào)用poll函數(shù)的時(shí)候，會(huì)執(zhí)行這個(gè)callback，這個(gè)callback的功能就是將當(dāng)前進(jìn)程添加到 socket的等待進(jìn)程上。
static void ep_ptable_queue_proc(struct file *file, wait_queue_head_t *whead,
                 poll_table *pt)
{
    struct epitem *epi = ep_item_from_epqueue(pt);
    struct eppoll_entry *pwq;

    if (epi->nwait >= 0 && (pwq = kmem_cache_alloc(pwq_cache, GFP_KERNEL))) {
        init_waitqueue_func_entry(&pwq->wait, ep_poll_callback);
        pwq->whead = whead;
        pwq->base = epi;
        add_wait_queue(whead, &pwq->wait);
        list_add_tail(&pwq->llink, &epi->pwqlist);
        epi->nwait++;
    } else {
        /* We have to signal that an error occurred */
        epi->nwait = -1;
    }
} 
注意到參數(shù) whead 實(shí)際上是 sk->sleep，其實(shí)就是將當(dāng)前進(jìn)程添加到sk的等待隊(duì)列里，當(dāng)該socket收到數(shù)據(jù)或者其他事件觸發(fā)時(shí)，會(huì)調(diào)用
sock_def_readable 或者sock_def_write_space 通知函數(shù)來喚醒等待進(jìn)程，這2個(gè)函數(shù)都是在socket創(chuàng)建的時(shí)候填充在sk結(jié)構(gòu)里的。
從前面的分析來看，epoll確實(shí)是比select聰明的多、輕松的多，不用再苦哈哈的去輪詢了。