news 2026/3/27 10:34:11

IO多路复用

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张小明

前端开发工程师

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IO多路复用

一、定义与作用

定义:单线程或单进程同时监测若干个文件描述符是否可以执行IO操作的能力
作用:
1.在tcp server中使用,处理多个客户端的请求。
2.对多个会阻塞的设备,进行io操作。 那个设备数据先就绪(可读或刻写),就及时处理。

二、Linux提供的io模型

1.阻塞IO 默认
2、非阻塞IO 忙等待(不会主动让出cpu) 能读取数据就读取数据,不能读取,代码继续运行。外部需要套一个死循环,直到实际处理成功,跳出循环。
3、信号驱动IO SIGIO 用的相对少(了解)
4、并行模型 进程,线程
5, IO多路复用 select、poll、epoll

将文件描述符设置为非阻塞

int flag ; flag = fcntl(fd,F_GETFL,0); ///获取fd文件的默认属性到flag变量中。 flag = flag | O_NONBLOCK; ///将变量的值调整并添加非阻塞属性 fcntl(fd,F_SETFL,flag); ///将新属性flag设置到fd对应的文件生效。

三、Select的处理过程

1.创建fd集合(数组)
2.添加关心 fd 到集合
3.select 阻塞等待,轮询(应用层处于阻塞状态,操作系统在轮询检查fd是否有数据到来)
4在集合中找到对应的fd
5.read -》fd
6.注意,手动清除标志位

相关函数

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); 功能:完成指定描述符集合中有效描述符的动态检测。该函数具有阻塞等待功能,在函数执行完毕后 目标测试集合中将只保留最后有数据的描述符。 返回值:超时 0 失败 -1 成功 >0 为了配合select函数执行,有如下宏函数: void FD_CLR(int fd, fd_set *set); 功能:将指定的set集合中编号为fd的描述符号删除。 int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); 功能:判断值为fd的描述符是否在set集合中, 如果在则返回真,否则返回假。 void FD_SET(int fd, fd_set *set); 功能:将指定的fd描述符,添加到set集合中。 void FD_ZERO(fd_set *set); 功能:将指定的set集合中所有描述符删除。

四、Epoll处理过程

1.创建集合(二叉树)
2. 添加fd 到集合
3.epoll_wait ,主动上报,异步通信。
4.在 rev数组中,查找对应描述符 。
5.读写操作

相关函数

int epoll_create(int size); 功能,创建 集合 参数 size:指定集合的大小 返回值: >0对应集合的文件描述符 , -1 错误 int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); 功能,向集合中,添加或删除文件描述 参数 size:指定集合的大小 返回值: ==0 ,成功 -1 错误 int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); 功能,等待io事件的到来,阻塞函数 返回值: >0 代表集合中,准备就绪的文件描述符的个数 0 == 超时 -1 错误,

五、Select和Epoll的区别

1 select 集合最大容纳 1024 个文件, epoll 不限制监听的描述符个数(poll也是)
2.epoll 监听性能不随着监听描述 符数的增加而增加,是O(1)的,不再是轮询描述符来探测事件,而是由描述符主动上报事件, select 轮询
3 epoll 使用共享内存的方式,不在用户和内核之间反复传递监听的描述 符信息 。select 集合,会在内核和用户层发生多次。
4. epoll 返回参数中就是触发事件的列表(只有准备就绪的),不用再遍历输入事件表查询各个事件是否被触发。select ,需要在原始集合(准备就绪和未就绪在一起混着的)中查找。

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