Select、Poll、Epoll 区别详解

Select、Poll 和 Epoll 是三种 I/O 多路复用技术，用于高效管理多个文件描述符。它们的核心区别如下：

1. 实现机制

• Select

  • 基于**位图（bitmap）**管理文件描述符集合（fd_set），通过遍历所有描述符检查就绪状态。
  • 每次调用需将整个描述符集合从用户态复制到内核态，返回时需再次遍历所有描述符。
  • 缺点：最大文件描述符数受 FD_SETSIZE（通常 1024）限制，性能随描述符数量增加线性下降。

• Poll

  • 使用**动态数组（pollfd 结构体数组）**替代位图，解决了文件描述符数量限制问题。
  • 仍需要遍历所有描述符，但支持更多文件描述符。
  • 缺点：与 Select 类似，每次调用需复制整个数组到内核态，时间复杂度仍为 O(n)。

• Epoll

  • 基于事件驱动，通过 epoll_create、epoll_ctl 和 epoll_wait 分阶段管理描述符。
  • 红黑树存储待监控的描述符，就绪链表直接返回活跃事件，无需遍历所有描述符。
  • 优势：时间复杂度 O(1)，性能不随连接数增加而显著下降。

2. 触发模式

• Select & Poll

  • 仅支持水平触发（LT，Level-Triggered）：只要文件描述符就绪，会持续通知应用层。

• Epoll

  • 支持水平触发（LT）和边缘触发（ET，Edge-Triggered）。
  • ET 模式仅在状态变化时通知一次（需一次处理所有数据），减少事件循环次数，适合高性能场景。

3. 效率与扩展性

• Select/Poll

  • 每次调用需全量传递和遍历文件描述符，适合少量连接。
  • 连接数增加时，频繁的用户态-内核态拷贝和遍历导致性能下降。

• Epoll

  • 通过 epoll_ctl 注册事件，内核维护数据结构，调用 epoll_wait 直接获取就绪事件。
  • 适合高并发场景（如数万连接），仅处理活跃连接，资源占用更少。

4. 跨平台支持

• Select：几乎所有平台支持（POSIX 标准）。
• Poll：多数 Unix-like 系统支持，但 Windows 不支持。
• Epoll：Linux 特有，其他系统类似机制如 BSD 的 kqueue、Windows 的 IOCP。

总结对比表

使用建议

• 低并发或跨平台：选择 Select 或 Poll。
• Linux 高并发：优先使用 Epoll（尤其是 ET 模式），如 Web 服务器、实时通信系统。
• 其他系统：BSD 用 kqueue，Windows 用 IOCP 或第三方库（如 libevent）。