自己的网站怎么建立,网站界面设计稿,wordpress地产,网页制作人员培训课程I/O 多路复用是指在一个线程内同时监控多个文件描述符#xff08;File Descriptor, FD#xff09;#xff0c;以便高效地处理多个 I/O 事件。在 UNIX/Linux 和 BSD 系统中#xff0c;select、poll、epoll、kqueue 都是实现 I/O 多路复用的系统调用。它们各有特点#xff0…I/O 多路复用是指在一个线程内同时监控多个文件描述符File Descriptor, FD以便高效地处理多个 I/O 事件。在 UNIX/Linux 和 BSD 系统中select、poll、epoll、kqueue 都是实现 I/O 多路复用的系统调用。它们各有特点适合不同的应用场景。本文将详细介绍它们的用法、优缺点并附上相应的代码示例。
1. select
概述
select 是最早的 I/O 多路复用系统调用之一广泛支持于各类操作系统中。它允许程序同时监视多个文件描述符但有最大数量的限制通常是 1024 个文件描述符。
优点
简单适用性广泛。支持几乎所有 UNIX 类操作系统。
缺点
文件描述符数量有限制。每次调用都需要重新设置文件描述符集合效率较低。
使用示例
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include sys/select.h
#include unistd.hint main() {fd_set readfds;struct timeval timeout;int ret;// 初始化文件描述符集合FD_ZERO(readfds);FD_SET(STDIN_FILENO, readfds);// 设置超时时间timeout.tv_sec 5;timeout.tv_usec 0;printf(Waiting for input, timeout in 5 seconds...\n);// 调用 select 函数监控文件描述符ret select(STDIN_FILENO 1, readfds, NULL, NULL, timeout);if (ret -1) {perror(select);exit(EXIT_FAILURE);} else if (ret 0) {printf(Timeout occurred! No data after 5 seconds.\n);} else {if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, readfds)) {char buffer[1024];read(STDIN_FILENO, buffer, sizeof(buffer));printf(Data read: %s\n, buffer);}}return 0;
}解释
在上述代码中我们使用 select 函数监听标准输入 (STDIN_FILENO) 的可读性。如果用户在 5 秒内没有输入程序会超时并退出。
2. poll
概述
poll 作为 select 的改进版本消除了文件描述符数量的限制。它通过一个 pollfd 数组来管理多个文件描述符解决了 select 的一些局限性。
优点
没有文件描述符数量限制。API 比较简洁避免了 select 需要重置文件描述符集合的问题。
缺点
和 select 一样每次调用仍需遍历整个文件描述符集合。
使用示例
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include poll.h
#include unistd.hint main() {struct pollfd fds[1];int ret;// 设置文件描述符和事件fds[0].fd STDIN_FILENO;fds[0].events POLLIN;printf(Waiting for input, timeout in 5 seconds...\n);// 调用 poll 函数设置 5 秒超时ret poll(fds, 1, 5000);if (ret -1) {perror(poll);exit(EXIT_FAILURE);} else if (ret 0) {printf(Timeout occurred! No data after 5 seconds.\n);} else {if (fds[0].revents POLLIN) {char buffer[1024];read(STDIN_FILENO, buffer, sizeof(buffer));printf(Data read: %s\n, buffer);}}return 0;
}解释
这里的代码使用 poll 来监控标准输入的可读性。与 select 类似它设置了一个 5 秒的超时时间但使用 poll 可以处理更多的文件描述符。
3. epoll
概述
epoll 是 Linux 特有的系统调用它专门为处理大量文件描述符而设计性能远优于 select 和 poll。epoll 使用一个事件通知机制避免了每次调用时遍历整个文件描述符集合。
优点
高效适合处理大量文件描述符。不需要每次遍历整个文件描述符集合。
缺点
仅支持 Linux 系统。
使用示例
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include sys/epoll.h
#include unistd.hint main() {int epfd epoll_create1(0);struct epoll_event event, events[1];int ret;if (epfd -1) {perror(epoll_create1);exit(EXIT_FAILURE);}// 设置事件event.events EPOLLIN;event.data.fd STDIN_FILENO;if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, event) -1) {perror(epoll_ctl);exit(EXIT_FAILURE);}printf(Waiting for input, timeout in 5 seconds...\n);// 调用 epoll_wait等待事件ret epoll_wait(epfd, events, 1, 5000);if (ret -1) {perror(epoll_wait);exit(EXIT_FAILURE);} else if (ret 0) {printf(Timeout occurred! No data after 5 seconds.\n);} else {if (events[0].data.fd STDIN_FILENO) {char buffer[1024];read(STDIN_FILENO, buffer, sizeof(buffer));printf(Data read: %s\n, buffer);}}close(epfd);return 0;
}解释
在这个示例中我们使用 epoll 来监控标准输入。epoll_create1 创建了一个 epoll 实例随后通过 epoll_ctl 添加文件描述符。epoll_wait 用来等待事件发生效率远高于 select 和 poll。
4. kqueue
概述
kqueue 是 BSD 系统包括 macOS中的高效 I/O 事件通知机制。与 epoll 类似kqueue 使用事件通知的机制来避免每次遍历整个文件描述符集合。
优点
高效适合处理大量 I/O 事件。支持 BSD 系统。
缺点
仅支持 BSD 系统包括 macOS。
使用示例
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include sys/event.h
#include sys/time.h
#include unistd.hint main() {int kq kqueue();struct kevent change, event;int ret;if (kq -1) {perror(kqueue);exit(EXIT_FAILURE);}// 设置事件EV_SET(change, STDIN_FILENO, EVFILT_READ, EV_ADD, 0, 0, NULL);printf(Waiting for input, timeout in 5 seconds...\n);// 调用 kevent设置 5 秒超时struct timespec timeout {5, 0};ret kevent(kq, change, 1, event, 1, timeout);if (ret -1) {perror(kevent);exit(EXIT_FAILURE);} else if (ret 0) {printf(Timeout occurred! No data after 5 seconds.\n);} else {if (event.ident STDIN_FILENO) {char buffer[1024];read(STDIN_FILENO, buffer, sizeof(buffer));printf(Data read: %s\n, buffer);}}close(kq);return 0;
}解释
在 BSD 系统中kqueue 提供了一种高效的 I/O 事件通知机制。该代码监控标准输入超时时间为 5 秒使用 kevent 等待事件发生。
5. 总结
特性selectpollepollkqueue支持的平台Unix/Linux/BSDUnix/Linux/BSDLinuxBSD/macOS文件描述符限制有限制1024无限制无限制无限制效率较低较低高高扩展性
