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Netty权威指南:I-O-多路复用技术

M4Y 2022-05-06 阅读 62
  • 服务器需要同时处理多种网络协议的套接字。

目前支持I/O多路复用的系统调用有selectpselectpollepoll,在Linux网络编程过程中,很长一段时间都使用select做轮询和网络事件通知,然而select的一些固有缺陷导致了它的应用受到了很大的限制,最终Linux不得不在新的内核版本中寻找select的替代方案,最终选择了epollepollselect 的原理比较类似,为了克服select的缺点,epoll 作了很多重大改进,现总结如下。

1.支持一一个进程打开的socket描述符( FD)不受限制(仅受限于操作系统的最大文件句柄数)。

select最大的缺陷就是单个进程所打开的FD是有一定限制的,它由FD_ SETSIZE设置,默认值是1024。 对于那些需要支持上万个TCP连接的大型服务器来说显然太少了。可以选择修改这个宏然后重新编译内核,不过这会带来网络效率的下降。我们也可以通过选择多进程的方案(传统的Apache方案)解决这个问题,不过虽然在Linux上创建进程的代价比较小,但仍旧是不可忽视的。另外,进程间的数据交换非常麻烦,对于Java 来说,由于没有共享内存,需要通过Socket通信或者其他方式进行数据同步,这带来了额外的性能损耗,增加了程序复杂度,所以也不是一种完美的解决方案。值得庆幸的是,epoll 并没有这个限制,它所支持的 《一线大厂Java面试题解析+后端开发学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义》无偿开源 威信搜索公众号【编程进阶路】 FD上限是操作系统的最大文件句柄数,这个数字远远大于 1024。例如,在1GB内存的机器,上大约是10万个句柄左右,具体的值可以通过cat./proc/sys/fs/file-max察看,通常情况下这个值跟系统的内存关系比较大。

2.I/O效率不会随着FD数目的增加而线性下降。

传统select/poll的另一个致命弱点,就是当你拥有一个很大的socket集合时,由于网络延时或者链路空闲,任一时刻只有少部分的socket是“活跃”的,但是select/poll 每次调用都会线性扫描全部的集合,导致效率呈现线性下降epoll不存在这个问题,它只会对“活跃”的socket进行操作一这是因为在内核实现中,epoll是根据每个fd上面的callback函数实现的。那么,只有“活跃”的socket才会去主动调用callback函数,其他idle 状态的socket则不会。在这点上,epoll 实现了一个伪AIO。针对epollselect性能对比的benchmark测试表明:如果所有的socket都处于活跃态一例如一一个高速LAN环境,epoll并不比select/poll效率高太多;相反,如果过多使用epoll_ctl,效率相比还有稍微地降低。但是一旦使用idleconnections模拟WAN环境,epoll的效率就远在select/poll之上了。

3.使用mmap加速内核与用户空间的消息传递。

无论是selectpoll还是epoll都需要内核把FD消息通知给用户空间,如何避免不必要的内存复制就显得非常重要,epoll是通过内核和用户空间mmap同一块内存来实现的。

4.epoll 的API更加简单。

包括创建一个epoll描述符添加监听事件阻塞等待所监听的事件发生关闭epoll描述符等。

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