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一、select、poll、epoll核心特点对比

1、三者均用于监测多个文件描述符（fd）的事件，但在存储方式、性能、功能支持上差异显著，具体对比如下：

对比维度	select	poll	epoll
文件描述符存储方式	位图（数组）	链表	红黑树（二叉树，内核层维护）
监测fd上限	最多1024个	无上限	无上限（红黑树提升查找效率）
应用层-内核层数据拷贝	需反复拷贝（fd集合表）	需反复拷贝（fd集合表）	无需反复拷贝（fd集合创建在内核层）
事件查找方式	需遍历返回的集合表找到达事件	需遍历返回的集合表找到达事件	直接返回到达的事件，无需遍历
触发模式支持	仅水平触发（低速模式）	仅水平触发（低速模式）	水平触发（低速）+ 边沿触发（高速）

2、水平触发与边沿触发

文档提及“水平触发与边沿触发的区别”，但未展开细节，仅明确：

• 水平触发（低速模式）：select、poll、epoll均支持，适合对实时性要求不高的场景。
• 边沿触发（高速模式）：仅epoll支持，适合高并发、低延迟的高速场景。

二、epoll的具体实现（函数与结构体）

epoll通过3个核心函数完成“创建fd集合-操作fd-监测事件”的流程，配合特定结构体传递事件信息，细节如下：

1. 核心结构体定义

用于描述fd对应的事件类型与关联数据：

// 数据联合体：存储与fd关联的用户数据  
typedef union epoll_data {  void        *ptr;   // 指针（自定义数据）  int          fd;    // 关注的文件描述符（常用）  uint32_t     u32;   // 32位无符号整数  uint64_t     u64;   // 64位无符号整数  
} epoll_data_t;  // epoll事件结构体：描述fd的事件类型与关联数据  
struct epoll_event {  uint32_t     events;      // 事件类型（读/写等）  epoll_data_t data;        // 关联的用户数据（常用data.fd表示关注的fd）  
};  

其中，events支持的核心事件类型：

• EPOLLIN：读事件（fd可读取数据）
• EPOLLOUT：写事件（fd可写入数据）

2. epoll工作流程

1. 调用epoll_create创建内核层fd集合，获取epfd。
2. 调用epoll_ctl（op=EPOLL_CTL_ADD）将需监测的fd及事件添加到集合。
3. 调用epoll_wait通知内核监测事件，阻塞等待事件到达。
4. epoll_wait返回后，从events数组中获取到达的事件。
5. 根据事件类型（读/写）处理对应任务。

3. 核心函数

（1）创建epoll fd集合：epoll_create

• 功能：通知内核创建一个用于存储fd的集合（内核维护）。
• 参数：size - 计划监测的fd个数（仅为提示，无实际限制）。
• 返回值：
  • 成功：返回代表该集合的文件描述符（epfd）。
  • 失败：返回-1。

（2）操作epoll集合（增/删/改fd）：epoll_ctl

• 功能：对已创建的epoll集合（epfd）进行fd的添加、修改、删除操作。
• 参数：
  • epfd：通过epoll_create创建的集合描述符。
  • op：操作类型（3种）：
    • EPOLL_CTL_ADD：向集合添加fd。
    • EPOLL_CTL_MOD：修改集合中已存在fd的事件。
    • EPOLL_CTL_DEL：从集合中删除fd。
  • fd：需要操作的目标文件描述符。
  • event：指向struct epoll_event的指针，描述fd的事件类型与关联数据。
• 返回值：
  • 成功：返回0。
  • 失败：返回-1。

（3）监测事件：epoll_wait

• 功能：通知内核开始监测epoll集合中fd的事件，阻塞等待事件发生或超时。
• 参数：
  • epfd：需监测的epoll集合描述符。
  • events：指向struct epoll_event数组的指针，用于存储返回的到达事件。
  • maxevents：events数组的最大容量（即最多接收的事件个数）。
  • timeout：超时时间（单位未明确，通常为毫秒）：
    • -1：不设置超时，一直阻塞等待事件。
    • 其他值：超时后返回（即使无事件）。
• 返回值：
  • 成功：返回实际到达的事件个数。
  • 失败：返回-1。

4.代码练习

从终端和管道中获取数据并且输出

#include "head.h"#define MAX_FD_CNT 2 int epoll_fd_add(int spfds, int fd, uint32_t events)
{struct epoll_event ev;ev.events = events;ev.data.fd = fd;int ret = epoll_ctl(spfds, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);if(ret < 0){perror("epoll_ctl error");return -1;}return 0;
}int main(int argc, char const *argv[])
{char buff [1024] = {0};mkfifo("./wrfifo", 0664);int fifofd = open("./wrfifo", O_RDONLY);if(fifofd < 0){perror("open fifo error");return -1;}// 创建集合int epfds = epoll_create(MAX_FD_CNT);if(epfds <0){perror("create error");return -1;}//  封装函数添加epoll_fd_add(epfds, 0, EPOLLIN);epoll_fd_add(epfds, fifofd, EPOLLIN);// 保存到达事件的集合struct epoll_event evs[MAX_FD_CNT];while(1){// 阻塞等待事件到达int cnt = epoll_wait(epfds, evs, MAX_FD_CNT, -1);if(cnt < 0){perror("epoll_wait error");return -1;}for(int i = 0; i <cnt; i++){if(0 == evs[i].data.fd){fgets(buff, sizeof(buff), stdin);printf("STDIN : %s\n", buff);}else if(fifofd == evs[i].data.fd){memset(buff, 0, sizeof(buff));read(evs[i].data.fd, buff, sizeof(buff));printf("FIFO : %s\n", buff);}}}close(fifofd);return 0;
}

向管道中写入数据

#include "head.h"int main(int argc, char const *argv[])
{mkfifo("./wrfifo", 0664);int fd = open("./wrfifo", O_WRONLY);if(fd < 0){perror("open error");return -1;}while(1){write(fd, "China", strlen("China"));sleep(1);}close(fd);return 0;
}

从网络套接字中获取数据

#include "head.h"#define SER_PORT 50000
#define SER_ID "192.168.0.164"
#define MAX_FD_CNT 10086 int init_tcp_ser()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket error");return -1;}struct sockaddr_in seraddr;seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(SER_PORT);seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_ID);int ret = bind(sockfd, (struct  sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));if(ret < 0){perror("bind error");return -1;   }ret = listen(sockfd, 10);if(ret < 0){perror("listen error");return -1;}return sockfd;
}int epoll_fd_add(int spfds, int fd, uint32_t events)
{struct epoll_event ev;ev.events = events;ev.data.fd = fd;int ret = epoll_ctl(spfds, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);if(ret < 0){perror("epoll_ctl error");return -1;}return 0;
}// 删除
int epoll_fd_del(int spfds, int fd, uint32_t events)
{int ret = epoll_ctl(spfds, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);if(ret < 0){perror("epoll_ctl error");return -1;}return 0;
}int main(int argc, char const *argv[])
{char buff[1024] = {0};struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);int sockfd = init_tcp_ser();if(sockfd < 0){return -1;}// 创建集合int epfds = epoll_create(MAX_FD_CNT);if(epfds <0){perror("create error");return -1;}//  封装函数添加epoll_fd_add(epfds, sockfd, EPOLLIN);// 保存到达事件的集合struct epoll_event evs[MAX_FD_CNT];while(1){int cnt = epoll_wait(epfds, evs, MAX_FD_CNT, -1);if(cnt < 0){perror("epoll_wait error");return -1;}for(int i = 0; i < cnt; i++){if(sockfd == evs[i].data.fd){int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);if(connfd < 0){perror("accept error");close (sockfd);return -1;}epoll_fd_add(epfds, connfd, EPOLLIN);}else{memset(buff, 0, sizeof(buff));ssize_t num = recv(evs[i].data.fd, buff, sizeof(buff), 0);if(num < 0){perror("recv error");epoll_fd_del(epfds, evs[i].data.fd, EPOLLIN); // i 错误 ，从集合中删除iclose(evs[i].data.fd);              // 先删除再关闭continue;               // 不能使用 break   return}else if (num == 0){epoll_fd_del(epfds, evs[i].data.fd, EPOLLIN);close(evs[i].data.fd);continue;				}printf("%s\n", buff);strcat(buff , "-----> ok");num = send(evs[i].data.fd, buff, sizeof(buff), 0);if(num < 0){perror("send error");epoll_fd_del(epfds, evs[i].data.fd, EPOLLIN); close(evs[i].data.fd);continue;}printf("%s\n", buff);}} }close(sockfd);return 0;
}