Redis事件驱动框架(上):何时使用select、poll、epoll?
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发布时间：2024-09-30 12:44
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时间：2024-10-31 00:51
Redis 作为一个 Client-Server 架构的数据库，其网络通信部分的关键在于实现高并发请求的处理。通常，系统实现网络通信的基本方法是使用 Socket 编程模型。然而，由于基本的 Socket 编程模型一次只能处理一个客户端连接上的请求，为了实现高并发访问，通常会采用多线程来处理多个客户端请求。而 Redis 的主线程仅负责客户端请求的解析和处理，因此直接采用基本 Socket 模型将影响其支持高并发的能力。为解决此问题，Linux 操作系统提供了 select、poll 和 epoll 三种 I/O 多路复用模型。
为何 Redis 通常选择 epoll 模型？这三种模型之间有何区别？在开发高并发服务器程序时，如何选择使用？本文将为您解答。
Socket 编程模型的不足
使用 Socket 模型实现网络通信时，需要经过创建 Socket、监听端口、处理连接和读写请求等多个步骤。其中，accept 函数是阻塞的，只能处理一个客户端连接。为了提升并发能力，通常采用多线程方法，但 Redis 的主线程无法使用此方法。
IO 多路复用机制
为解决 Socket 编程模型的不足，Linux 提供了 IO 多路复用功能，可同时监听多个套接字的请求。在多路复用机制中，通过系统调用可以监听多个套接字，当有套接字就绪时，系统将返回就绪信息。
IO 多路复用机制比较
了解了 IO 多路复用机制的基础后，我们来对比 select、poll 和 epoll 三种模型。
select 机制
select 函数用于监听多个套接字，参数包括监听的文件描述符数量、描述符集合和超时时间。它可以监听读、写和异常事件。每次调用 select 函数，需要遍历描述符集合来查找就绪的套接字。
poll 机制
相比 select，poll 函数允许监听超过 1024 个文件描述符。但它仍需要遍历描述符集合来查找就绪的套接字。
epoll 机制
epoll 机制没有描述符数量*，并且可以一次性返回就绪的文件描述符，无需遍历查找。它在内核空间维护文件描述符的事件表，用户空间只做一次拷贝。
Redis 事件驱动框架
Redis 基于 epoll 机制实现其网络通信的事件驱动框架，实现高并发访问。通过封装 epoll_create、epoll_ctl 和 epoll_wait 等函数和读写事件，Redis 单线程运行也能高效处理高并发请求。
总结
本文介绍了 IO 多路复用的概念和 select、poll、epoll 三种实现方式，以及它们在解决高并发网络通信问题中的应用。理解这些机制有助于深入理解 Redis 事件驱动框架的设计。
