python面試之IO多路復(fù)用

用戶程序自己判斷

# 文件描述符列表矾克,對應(yīng)的事件
fd_list = []

# 循環(huán)
while 1:
   for  fd in fd_list:
      # 將fd從用戶態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)
      if fd可讀 or fd可寫:
          執(zhí)行操作

判斷文件描述符可讀可寫狀態(tài),要將當(dāng)前文件描述符用戶態(tài)內(nèi)存拷貝到內(nèi)核態(tài)內(nèi)存捏鱼,會存在開銷执庐。

select

偽代碼

# 文件描述符
fd_list = []
# bitmap映射,完整映射fd_list导梆,010101的樣式轨淌,最大1024位
bitmap = []

while 1:
    # 將整個文件描述符列表全部從用戶態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)
    select(bitmap)

    for i in bitmap:
        if i 對應(yīng)的fd可讀或可寫:
            執(zhí)行當(dāng)前fd的讀寫操作

優(yōu)點(diǎn)

  • 全量拷貝,每次拷貝都是有資源消耗的看尼,select一次拷貝所有文件描述符递鹉,假設(shè)有1024個文件描述符,用戶自己寫藏斩,要拷貝1024次躏结,而用select只需要拷貝一次
  • 由內(nèi)核監(jiān)聽文件描述符狀態(tài)

缺點(diǎn)

  • 長度限制,最長只能1024位(雖然可以通過配置去修改狰域,但太長了又會導(dǎo)致循環(huán)過長)
  • 文件描述符不可重用(因?yàn)闀梦籦itmap對應(yīng)的節(jié)點(diǎn))
  • 用戶態(tài) <-->內(nèi)核態(tài)之間拷貝會有開銷
  • O(n)時間復(fù)雜度

poll

工作原理和select相同媳拴,區(qū)別就是select用的bitmap黄橘,poll用的是pollfd結(jié)構(gòu)體

pollfd結(jié)構(gòu)體

struct pollfd {
  int fd;  # 文件描述符
  short events;  # 事件
  short revents;
}

偽代碼

# 文件描述符的準(zhǔn)備
pollfd_list = []

while 1:
    # 用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的拷貝
    poll(pollfd_list)

    for i in pollfd_list:
        如果當(dāng)前文件描述符可讀或可寫
        執(zhí)行讀寫

優(yōu)點(diǎn)(相較select)

  • 相對于select的1024的bitmap大小限制,pollfds是一個數(shù)組屈溉,理論上沒有大小限制
  • 文件描述符可重用(因?yàn)橹皇侵梦籶ollfd里的revents)

缺點(diǎn)

  • 用戶態(tài) <-->內(nèi)核態(tài)之間拷貝會有開銷
  • O(n)時間復(fù)雜度

epoll

偽代碼

# 創(chuàng)建白板
epfd = epoll_create(10)

for i in epfd:
    # 往白板上寫內(nèi)容(文件描述符塞关,事件)
    epoll_ctl(i)

while 1:
    # 申請一塊內(nèi)存空間,用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)共享
    nfds = epoll_wait()

    for i in nfds:
        1. 將需要操作(事件觸發(fā)了)的文件描述符(假設(shè)m個)往前排
        2.返回需要處理的事件個數(shù)子巾,假設(shè)m個
        3.直接讀取共享內(nèi)存的前m個文件描述符
        4.對讀取出來的文件描述符做操作

優(yōu)點(diǎn)(相較poll或select)

  • 因?yàn)樯暾埩艘粔K用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)可共享內(nèi)存空間帆赢,所以不存在用戶態(tài)<->內(nèi)核態(tài)的拷貝
  • O(1)的時間復(fù)雜度
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