面试题：C语言中epoll机制基本概念

Question

在C语言基于Linux环境下，简要阐述epoll机制相较于传统多路复用（如select、poll）的优势有哪些？

Answer 1

• 支持文件描述符数量：
  • select 支持的文件描述符数量有限，通常受限于 FD_SETSIZE，一般为1024。
  • poll 理论上没有类似 select 那样的硬限制，但在实际应用中，大量文件描述符会导致性能问题。
  • epoll 能支持大量的文件描述符，通常能轻松处理上万甚至更多的文件描述符。
• 事件通知方式：
  • select 使用轮询方式检查文件描述符集合，每次调用都需要遍历所有注册的文件描述符，时间复杂度为O(n)，随着文件描述符数量增多，性能急剧下降。
  • poll 同样采用轮询方式，虽然结构上比 select 更灵活，但本质上也是O(n) 的时间复杂度，对于大量文件描述符效率不高。
  • epoll 采用回调机制，当有事件发生时，内核会将事件添加到一个就绪列表中，应用程序通过 epoll_wait 只需要检查这个就绪列表，时间复杂度为O(1)，大大提高了处理效率。
• 内存拷贝开销：
  • select 在每次调用时都需要将用户态的文件描述符集合拷贝到内核态，返回时又要将内核态的结果拷贝回用户态，当文件描述符数量较多时，这种内存拷贝开销较大。
  • poll 与 select 类似，每次调用也需要进行用户态和内核态之间的数据拷贝，同样存在大量文件描述符时的拷贝开销问题。
  • epoll 通过 epoll_ctl 注册文件描述符到内核态的红黑树中，之后仅在 epoll_wait 时返回就绪的事件列表，无需每次都进行大量数据拷贝，减少了内存拷贝开销。