最近有朋友在面试的时候被问了select 和epoll效率差的原因，和一般人一样，大部分都会回答select是轮询、epoll是触发式的，所以效率高。这个答案听上去很完美，大致也说出了二者的主要区别。 今天闲来无事，翻看了下内核代码，结合内核代码和大家分享下我的观点。
一、连接数
我本人也曾经在项目中用过select和epoll,对于select，感触最深的是linux下select最大数目限制(windows 下似乎没有限制)，每个进程的select最多能处理FD_SETSIZE个FD(文件句柄)， 如果要处理超过1024个句柄，只能采用多进程了。
常见的使用slect的多进程模型是这样的： 一个进程专门accept，成功后将fd通过unix socket传递给子进程处理，父进程可以根据子进程负载分派。曾经用过1个父进程+4个子进程 承载了超过4000个的负载。 这种模型在我们当时的业务运行的非常好。
epoll在连接数方面没有限制，当然可能需要用户调用API重现设置进程的资源限制。
二、IO差别
1、select的实现
这段可以结合linux内核代码描述了，我使用的是2.6.28，其他2.6的代码应该差不多吧。
先看看select:
select系统调用的代码在fs/Select.c下，
1 asmlinkage long sys_select(int n, fd_set __user *inp, fd_set __user *outp, 2 fd_set __user *exp, struct timeval __user *tvp) 3 { 4 struct timespec end_time, *to = NULL; 5 struct timeval tv; 6 int ret; 7 8 if (tvp) { 9 if (copy_from_user(&tv, tvp, sizeof(tv)))10 return -EFAULT;11 12 to = &end_time;13 if (poll_select_set_timeout(to,14 tv.tv_sec + (tv.tv_usec / USEC_PER_SEC),15 (tv.tv_usec % USEC_PER_SEC) * NSEC_PER_USEC))16 return -EINVAL;17 }18 19 ret = core_sys_select(n, inp, outp, exp, to);20 ret = poll_select_copy_remaining(&end_time, tvp, 1, ret);21 22 return ret;23 }
前面是从用户控件拷贝各个fd_set到内核空间，接下来的具体工作在core_sys_select中， core_sys_select->do_select,真正的核心内容在do_select里：
1 int do_select(int n, fd_set_bits *fds, struct timespec *end_time) 2 { 3 ktime_t expire, *to = NULL; 4 struct poll_wqueues table; 5 poll_table *wait; 6 int retval, i, timed_out = 0; 7 unsigned long slack = 0; 8 9 rcu_read_lock(); 10 retval = max_select_fd(n, fds); 11 rcu_read_unlock(); 12 13 if (retval < 0) 14 return retval; 15 n = retval; 16 17 poll_initwait(&table); 18 wait = &table.pt; 19 if (end_time && !end_time->tv_sec && !end_time->tv_nsec) { 20 wait = NULL; 21 timed_out = 1; 22 } 23 24 if (end_time && !timed_out) 25 slack = estimate_accuracy(end_time); 26 27 retval = 0; 28 for (;;) { 29 unsigned long *rinp, *routp, *rexp, *inp, *outp, *exp; 30 31 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); 32 33 inp = fds->in; outp = fds->out; exp = fds->ex; 34 rinp = fds->res_in; routp = fds->res_out; rexp = fds->res_ex; 35 36 for (i = 0; i < n; ++rinp, ++routp, ++rexp) { 37 unsigned long in, out, ex, all_bits, bit = 1, mask, j; 38 unsigned long res_in = 0, res_out = 0, res_ex = 0; 39 const struct file_operations *f_op = NULL; 40 struct file *file = NULL; 41 42 in = *inp++; out = *outp++; ex = *exp++; 43 all_bits = in | out | ex; 44 if (all_bits == 0) { 45 i += __NFDBITS; 46 continue; 47 } 48 49 for (j = 0; j < __NFDBITS; ++j, ++i, bit <<= 1) { 50 int fput_needed; 51 if (i >= n) 52 break; 53 if (!(bit & all_bits)) 54 continue; 55 file = fget_light(i, &fput_needed); 56 if (file) { 57 f_op = file->f_op; 58 mask = DEFAULT_POLLMASK; 59 if (f_op && f_op->poll) 60 mask = (*f_op->poll)(file, retval ? NULL : wait); 61 fput_light(file, fput_needed); 62 if ((mask & POLLIN_SET) && (in & bit)) { 63 res_in |= bit; 64 retval++; 65 } 66 if ((mask & POLLOUT_SET) && (out & bit)) { 67 res_out |= bit; 68 retval++; 69 } 70 if ((mask & POLLEX_SET) && (ex & bit)) { 71 res_ex |= bit; 72 retval++; 73 } 74 } 75 } 76 if (res_in) 77 *rinp = res_in; 78 if (res_out) 79 *routp = res_out; 80 if (res_ex) 81 *rexp = res_ex; 82 cond_resched(); 83 } 84 wait = NULL; 85 if (retval || timed_out || signal_pending(current)) 86 break; 87 if (table.error) { 88 retval = table.error; 89 break; 90 } 91 92 /* 93 * If this is the first loop and we have a timeout 94 * given, then we convert to ktime_t and set the to 95 * pointer to the expiry value. 96 */ 97 if (end_time && !to) { 98 expire = timespec_to_ktime(*end_time); 99 to = &expire;100 }101 102 if (!schedule_hrtimeout_range(to, slack, HRTIMER_MODE_ABS))103 timed_out = 1;104 }105 __set_current_state(TASK_RUNNING);106 107 poll_freewait(&table);108 109 return retval;110 }
上面的代码很多，其实真正关键的代码是这一句:
mask = (*f_op->poll)(file, retval ? NULL : wait);
这个是调用文件系统的 poll函数，不同的文件系统poll函数自然不同，由于我们这里关注的是tcp连接，而socketfs的注册在 net/Socket.c里。
register_filesystem(&sock_fs_type);
socket文件系统的函数也是在net/Socket.c里：
1 static const struct file_operations socket_file_ops = { 2 .owner = THIS_MODULE, 3 .llseek = no_llseek, 4 .aio_read = sock_aio_read, 5 .aio_write = sock_aio_write, 6 .poll = sock_poll, 7 .unlocked_ioctl = sock_ioctl, 8 #ifdef CONFIG_COMPAT 9 .compat_ioctl = compat_sock_ioctl,10 #endif11 .mmap = sock_mmap,12 .open = sock_no_open, /* special open code to disallow open via /proc */13 .release = sock_close,14 .fasync = sock_fasync,15 .sendpage = sock_sendpage,16 .splice_write = generic_splice_sendpage,17 .splice_read = sock_splice_read,18 };19
从sock_poll跟随下去，
最后可以到 net/ipv4/tcp.c的
unsigned int tcp_poll(struct file *file, struct socket *sock, poll_table *wait)
这个是最终的查询函数， 也就是说select 的核心功能是调用tcp文件系统的poll函数，不停的查询，如果没有想要的数据，主动执行一次调度（防止一直占用cpu），直到有一个连接有想要的消息为止。
从这里可以看出select的执行方式基本就是不同的调用poll,直到有需要的消息为止，如果select 处理的socket很多，这其实对整个机器的性能也是一个消耗。
2、epoll的实现
epoll的实现代码在 fs/EventPoll.c下，
由于epoll涉及到几个系统调用，这里不逐个分析了，仅仅分析几个关键点，
第一个关键点在
static int ep_insert(struct eventpoll *ep, struct epoll_event *event,
struct file *tfile, int fd)
这是在我们调用sys_epoll_ctl 添加一个被管理socket的时候调用的函数，关键的几行如下：
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);
这里也是调用文件系统的poll函数，不过这次初始化了一个结构，这个结构会带有一个poll函数的callback函数：
ep_ptable_queue_proc，
在调用poll函数的时候，会执行这个callback，这个callback的功能就是将当前进程添加到 socket的等待进程上。
1 static void ep_ptable_queue_proc(struct file *file, wait_queue_head_t *whead, 2 poll_table *pt) 3 { 4 struct epitem *epi = ep_item_from_epqueue(pt); 5 struct eppoll_entry *pwq; 6 7 if (epi->nwait >= 0 && (pwq = kmem_cache_alloc(pwq_cache, GFP_KERNEL))) { 8 init_waitqueue_func_entry(&pwq->wait, ep_poll_callback); 9 pwq->whead = whead;10 pwq->base = epi;11 add_wait_queue(whead, &pwq->wait);12 list_add_tail(&pwq->llink, &epi->pwqlist);13 epi->nwait++;14 } else {15 /* We have to signal that an error occurred */16 epi->nwait = -1;17 }18 }
注意到参数 whead 实际上是 sk->sleep，其实就是将当前进程添加到sk的等待队列里，当该socket收到数据或者其他事件触发时，会调用
sock_def_readable 或者sock_def_write_space 通知函数来唤醒等待进程，这2个函数都是在socket创建的时候填充在sk结构里的。
从前面的分析来看，epoll确实是比select聪明的多、轻松的多，不用再苦哈哈的去轮询了。
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