select/poll/epoll的区别「Python之select、poll、epoll模型的区别」

Python之select、poll、epoll模型的区别

在网络编程中，为了实现高效的并发处理，需要使用I/O多路复用技术，Python提供了多种I/O多路复用模型，包括select、poll和epoll，本文将详细介绍这三种模型的区别，并通过实例代码演示它们的用法。

一、select模型：

select是Python中最早的I/O多路复用模型，它通过监视多个文件描述符的状态变化来实现并发处理，select模型的工作流程如下：

1. 调用select函数，传入一个文件描述符列表和一个超时时间；

2. select函数阻塞等待，直到有文件描述符状态发生变化或者超时；

3. select函数返回发生状态变化的的文件描述符集合。

示例代码：

import select

# 创建socket对象
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定地址和端口
sock.bind(('localhost', 8080))
# 监听连接
sock.listen(5)
# 创建文件描述符列表
fds = [sock]
while True:
    # 调用select函数，等待文件描述符状态变化或超时（1秒）
    read_fds, write_fds, error_fds = select.select(fds, [], [], 1)
    # 处理发生状态变化的文件描述符
    for fd in read_fds:
        if fd == sock:
            # 接受客户端连接
            conn, addr = sock.accept()
            print('Connected by', addr)
            # 将新连接的文件描述符添加到列表中
            fds.append(conn)
        else:
            # 读取客户端数据并回复
            data = conn.recv(1024)
            conn.sendall(data)
            # 关闭连接并从列表中移除文件描述符
            conn.close()
            fds.remove(fd)

二、poll模型：

poll是另一种常用的I/O多路复用模型，与select类似，但它提供了更多的控制选项和更高的效率，poll模型的工作流程如下：

1. 调用poll函数，传入一个文件描述符列表和一个超时时间；

2. poll函数返回发生状态变化的文件描述符集合；

3. 根据返回的文件描述符集合，分别处理每个文件描述符的事件。

import selectors
import socket

# 创建socket对象和selector对象
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sel = selectors.DefaultSelector()
# 绑定地址和端口，并启动服务器循环
sock.bind(('localhost', 8080))
sock.listen(5)
sel.register(sock, selectors.EVENT_READ, read)
while True:
    # 调用selector的select方法，等待事件触发或超时（1秒）
    events = sel.select(timeout=1)
    for key, mask in events:
        callback = key.data
        callback(key.fileobj, mask)

在上述示例中，我们使用了selectors模块来简化poll模型的使用，通过注册事件类型和回调函数，我们可以方便地处理每个文件描述符的事件，在服务器循环中，我们调用selector的select方法来等待事件触发或超时，当事件发生时，我们根据事件类型调用相应的回调函数进行处理。

三、epoll模型：

epoll是Linux特有的高性能I/O多路复用模型，它通过内核提供的红黑树数据结构来实现高效的事件通知，epoll模型的工作流程如下：

1. 调用epoll_create函数创建一个epoll实例；

2. 向epoll实例中添加文件描述符；

3. 调用epoll_wait函数等待事件触发；

4. epoll_wait函数返回发生状态变化的文件描述符集合；

5. 根据返回的文件描述符集合，分别处理每个文件描述符的事件。

epoll模型相比select和poll具有更高的效率和更低的系统开销，它只返回真正发生状态变化的文件描述符，避免了无效的遍历操作，epoll还支持水平触发和边缘触发模式，可以根据具体需求选择合适的触发方式。

```python

import selectors

import socket

import os

import errno

import struct timeval as tv_timeval # pylint: disable=import-error,invalid-name,unused-import,wildcard-import,line-too-long,too-many-locals,too-few-public-methods,too-many-arguments,too-many-branches,too-many-statements,too-many-lines,too-many-nested-blocks,too-many-ancestors,too-many-instance-attributes,too-many-return-statements,too-many-boolean-expressions,too-many-ifs,too-many-elses,too-many-loops,too-many-function-definitions,too-many-classes,too-many-files,too-many-arguments,too-many-branches,too-many-statements,too-many-lines,too-many-nested-blocks,too-many-ancestors,too-many-instance-attributes,too-many-return-statements,too-many-boolean-expressions,too-many-ifs,too-many-elses,too-many-loops,too-many