http://blog.csdn.net/shagoo/article/details/6396089

<?php
/**
 * SocketServer Class
 * By James.Huang <shagoo#gmail.com>
**/
set_time_limit(0);
class SocketServer 
{
    private static $socket;
    function SocketServer($port) 
    {
        global $errno, $errstr;
        if ($port < 1024) {
            die("Port must be a number which bigger than 1024/n");
        }
        
        $socket = stream_socket_server("tcp://0.0.0.0:{$port}", $errno, $errstr);
        if (!$socket) die("$errstr ($errno)");
        
//        stream_set_timeout($socket, -1); // 保證服務(wù)端 socket 不會(huì)超時(shí)，似乎沒用：）
        
        while ($conn = stream_socket_accept($socket, -1)) { // 這樣設(shè)置不超時(shí)才油用
            static $id = 0;
            static $ct = 0;
            $ct_last = $ct;
            $ct_data = '';
            $buffer = '';
            $id++; // increase on each accept
            echo "Client $id come./n";
            while (!preg_match('//r?/n/', $buffer)) { // 沒有讀到結(jié)束符，繼續(xù)讀
//                if (feof($conn)) break; // 防止 popen 和 fread 的 bug 導(dǎo)致的死循環(huán)
                $buffer = fread($conn, 1024);
                echo 'R'; // 打印讀的次數(shù)
                $ct += strlen($buffer);
                $ct_data .= preg_replace('//r?/n/', '', $buffer);
            }
            $ct_size = ($ct - $ct_last) * 8;
            echo "[$id] " . __METHOD__ . " > " . $ct_data . "/n";
            fwrite($conn, "Received $ct_size byte data./r/n");
            fclose($conn);
        }
        
        fclose($socket);
    }
}
new SocketServer(2000);

<?php
/**
 * Socket Test Client
 * By James.Huang <shagoo#gmail.com>
**/
function debug ($msg)
{
//    echo $msg;
    error_log($msg, 3, '/tmp/socket.log');
}
if ($argv[1]) {
    
    $socket_client = stream_socket_client('tcp://0.0.0.0:2000', $errno, $errstr, 30);
    
//    stream_set_blocking($socket_client, 0);
//    stream_set_timeout($socket_client, 0, 100000);
    
    if (!$socket_client) {
        die("$errstr ($errno)");
    } else {
        $msg = trim($argv[1]);
        for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
            $res = fwrite($socket_client, "$msg($i)");
            usleep(100000);
            echo 'W'; // 打印寫的次數(shù)
//            debug(fread($socket_client, 1024)); // 將產(chǎn)生死鎖，因?yàn)?nbsp;fread 在阻塞模式下未讀到數(shù)據(jù)時(shí)將等待
        }
        fwrite($socket_client, "/r/n"); // 傳輸結(jié)束符
        debug(fread($socket_client, 1024));
        fclose($socket_client);
    }
}
else {
    
//    $phArr = array();
//    for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
//        $phArr[$i] = popen("php ".__FILE__." '{$i}:test'", 'r');
//    }
//    foreach ($phArr as $ph) {
//        pclose($ph);
//    }
    
    for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
        system("php ".__FILE__." '{$i}:test'");
    }
}

<?php
/**
 * SelectSocketServer Class
 * By James.Huang <shagoo#gmail.com>
**/
set_time_limit(0);
class SelectSocketServer 
{
    private static $socket;
    private static $timeout = 60;
    private static $maxconns = 1024;
    private static $connections = array();
    function SelectSocketServer($port) 
    {
        global $errno, $errstr;
        if ($port < 1024) {
            die("Port must be a number which bigger than 1024/n");
        }
        
        $socket = socket_create_listen($port);
        if (!$socket) die("Listen $port failed");
        
        socket_set_nonblock($socket); // 非阻塞
        
        while (true) 
        {
            $readfds = array_merge(self::$connections, array($socket));
            $writefds = array();
            
            // 選擇一個(gè)連接，獲取讀、寫連接通道
            if (socket_select($readfds, $writefds, $e = null, $t = self::$timeout)) 
            {
                // 如果是當(dāng)前服務(wù)端的監(jiān)聽連接
                if (in_array($socket, $readfds)) {
                    // 接受客戶端連接
                    $newconn = socket_accept($socket);
                    $i = (int) $newconn;
                    $reject = '';
                    if (count(self::$connections) >= self::$maxconns) {
                        $reject = "Server full, Try again later./n";
                    }
                    // 將當(dāng)前客戶端連接放入 socket_select 選擇
                    self::$connections[$i] = $newconn;
                    // 輸入的連接資源緩存容器
                    $writefds[$i] = $newconn;
                    // 連接不正常
                    if ($reject) {
                        socket_write($writefds[$i], $reject);
                        unset($writefds[$i]);
                        self::close($i);
                    } else {
                        echo "Client $i come./n";
                    }
                    // remove the listening socket from the clients-with-data array
                    $key = array_search($socket, $readfds);
                    unset($readfds[$key]);
                }
                
                // 輪循讀通道
                foreach ($readfds as $rfd) {
                    // 客戶端連接
                    $i = (int) $rfd;
                    // 從通道讀取
                    $line = @socket_read($rfd, 2048, PHP_NORMAL_READ);
                    if ($line === false) {
                        // 讀取不到內(nèi)容，結(jié)束連接          
                        echo "Connection closed on socket $i./n";
                        self::close($i);
                        continue;
                    }
                    $tmp = substr($line, -1);
                    if ($tmp != "/r" && $tmp != "/n") {
                        // 等待更多數(shù)據(jù)
                        continue;
                    }
                    // 處理邏輯
                    $line = trim($line);
                    if ($line == "quit") {
                        echo "Client $i quit./n";
                        self::close($i);
                        break;
                    }
                    if ($line) {
                        echo "Client $i >>" . $line . "/n";
                    }
                }
                
                // 輪循寫通道
                foreach ($writefds as $wfd) {
                    $i = (int) $wfd;
                    $w = socket_write($wfd, "Welcome Client $i!/n");
                }
            }
        }
    }
    
    function close ($i) 
    {
        socket_shutdown(self::$connections[$i]);
        socket_close(self::$connections[$i]);
        unset(self::$connections[$i]);
    }
}
new SelectSocketServer(2000);

<?php
/**
 * SelectSocket Test Client
 * By James.Huang <shagoo#gmail.com>
**/
function debug ($msg)
{
//    echo $msg;
    error_log($msg, 3, '/tmp/socket.log');
}
if ($argv[1]) {
    
    $socket_client = stream_socket_client('tcp://0.0.0.0:2000', $errno, $errstr, 30);
    
//    stream_set_timeout($socket_client, 0, 100000);
    
    if (!$socket_client) {
        die("$errstr ($errno)");
    } else {
        $msg = trim($argv[1]);
        for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
            $res = fwrite($socket_client, "$msg($i)/n");
            usleep(100000);
//            debug(fread($socket_client, 1024)); // 將產(chǎn)生死鎖，因?yàn)?nbsp;fread 在阻塞模式下未讀到數(shù)據(jù)時(shí)將等待
        }
        fwrite($socket_client, "quit/n"); // add end token
        debug(fread($socket_client, 1024));
        fclose($socket_client);
    }
}
else {
    
    $phArr = array();
    for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
        $phArr[$i] = popen("php ".__FILE__." '{$i}:test'", 'r');
    }
    foreach ($phArr as $ph) {
        pclose($ph);
    }
    
//    for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
//        system("php ".__FILE__." '{$i}:test'");
//    }
}

<?php
/**
 * EpollSocketServer Class (use libevent)
 * By James.Huang <shagoo#gmail.com>
 * 
 * Defined constants:
 * 
 * EV_TIMEOUT (integer)
 * EV_READ (integer)
 * EV_WRITE (integer)
 * EV_SIGNAL (integer)
 * EV_PERSIST (integer)
 * EVLOOP_NONBLOCK (integer)
 * EVLOOP_ONCE (integer)
**/
set_time_limit(0);
class EpollSocketServer
{
    private static $socket;
    private static $connections;
    private static $buffers;
    
    function EpollSocketServer ($port)
    {
        global $errno, $errstr;
        
        if (!extension_loaded('libevent')) {
            die("Please install libevent extension firstly/n");
        }
        
        if ($port < 1024) {
            die("Port must be a number which bigger than 1024/n");
        }
        
        $socket_server = stream_socket_server("tcp://0.0.0.0:{$port}", $errno, $errstr);
        if (!$socket_server) die("$errstr ($errno)");
        
        stream_set_blocking($socket_server, 0); // 非阻塞
        
        $base = event_base_new();
        $event = event_new();
        event_set($event, $socket_server, EV_READ | EV_PERSIST, array(__CLASS__, 'ev_accept'), $base);
        event_base_set($event, $base);
        event_add($event);
        event_base_loop($base);
        
        self::$connections = array();
        self::$buffers = array();
    }
    
    function ev_accept($socket, $flag, $base) 
    {
        static $id = 0;
    
        $connection = stream_socket_accept($socket);
        stream_set_blocking($connection, 0);
    
        $id++; // increase on each accept
    
        $buffer = event_buffer_new($connection, array(__CLASS__, 'ev_read'), array(__CLASS__, 'ev_write'), array(__CLASS__, 'ev_error'), $id);
        event_buffer_base_set($buffer, $base);
        event_buffer_timeout_set($buffer, 30, 30);
        event_buffer_watermark_set($buffer, EV_READ, 0, 0xffffff);
        event_buffer_priority_set($buffer, 10);
        event_buffer_enable($buffer, EV_READ | EV_PERSIST);
    
        // we need to save both buffer and connection outside
        self::$connections[$id] = $connection;
        self::$buffers[$id] = $buffer;
    }
    
    function ev_error($buffer, $error, $id) 
    {
        event_buffer_disable(self::$buffers[$id], EV_READ | EV_WRITE);
        event_buffer_free(self::$buffers[$id]);
        fclose(self::$connections[$id]);
        unset(self::$buffers[$id], self::$connections[$id]);
    }
    
    function ev_read($buffer, $id) 
    {
        static $ct = 0;
        $ct_last = $ct;
        $ct_data = '';
        while ($read = event_buffer_read($buffer, 1024)) {
            $ct += strlen($read);
            $ct_data .= $read;
        }
        $ct_size = ($ct - $ct_last) * 8;
        echo "[$id] " . __METHOD__ . " > " . $ct_data . "/n";
        event_buffer_write($buffer, "Received $ct_size byte data./r/n");
    }
    
    function ev_write($buffer, $id) 
    {
        echo "[$id] " . __METHOD__ . "/n";
    }
}
new EpollSocketServer(2000);

<?php
/**
 * EpollSocket Test Client
 * By James.Huang <shagoo#gmail.com>
**/
function debug ($msg)
{
//    echo $msg;
    error_log($msg, 3, '/tmp/socket.log');
}
if ($argv[1]) {
    $socket_client = stream_socket_client('tcp://0.0.0.0:2000', $errno, $errstr, 30);
//    stream_set_blocking($socket_client, 0);
    if (!$socket_client) {
        die("$errstr ($errno)");
    } else {
        $msg = trim($argv[1]);
        for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
            $res = fwrite($socket_client, "$msg($i)");
            usleep(100000);
            debug(fread($socket_client, 1024));
        }
        fclose($socket_client);
    }
}
else {
    
    $phArr = array();
    for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
        $phArr[$i] = popen("php ".__FILE__." '{$i}:test'", 'r');
    }
    foreach ($phArr as $ph) {
        pclose($ph);
    }
    
//    for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
//        system("php ".__FILE__." '{$i}:test'");
//    }
}

http://blog.csdn.net/shagoo/article/details/6531950

上一篇《Socket深度探究4PHP（一）》中，大家應(yīng)該對(duì) poll/select/epoll/kqueue 這幾個(gè) IO 模型有了一定的了解，為了讓大家更深入的理解 Socket 的技術(shù)內(nèi)幕，在這個(gè)篇幅，我會(huì)對(duì)這幾種模式做一個(gè)比較詳細(xì)的分析和對(duì)比；另外，大家可能也同說(shuō)過 AIO 的概念，這里也會(huì)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹；最后我們會(huì)對(duì)兩種主流異步模式 Reactor 和 Proactor 模式進(jìn)行對(duì)比和討論。

首先，然我們逐個(gè)介紹一下 2.6 內(nèi)核（2.6.21.1）中的 poll/select/epoll/kqueue 這幾個(gè) IO 模型。

> POLL

先說(shuō)說(shuō) poll，poll 和 select 為大部分 Unix/Linux 程序員所熟悉，這倆個(gè)東西原理類似，性能上也不存在明顯差異，但 select 對(duì)所監(jiān)控的文件描述符數(shù)量有限制，所以這里選用 poll 做說(shuō)明。poll 是一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，其內(nèi)核入口函數(shù)為 sys_poll，sys_poll 幾乎不做任何處理直接調(diào)用 do_sys_poll，do_sys_poll 的執(zhí)行過程可以分為三個(gè)部分：

1、將用戶傳入的 pollfd 數(shù)組拷貝到內(nèi)核空間，因?yàn)榭截惒僮骱蛿?shù)組長(zhǎng)度相關(guān)，時(shí)間上這是一個(gè) O(n) 操作，這一步的代碼在 do_sys_poll 中包括從函數(shù)開始到調(diào)用 do_poll 前的部分。

2、查詢每個(gè)文件描述符對(duì)應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)，如果該設(shè)備尚未就緒，則在該設(shè)備的等待隊(duì)列中加入一項(xiàng)并繼續(xù)查詢下一設(shè)備的狀態(tài)。查詢完所有設(shè)備后如果沒有一個(gè)設(shè)備就緒，這時(shí)則需要掛起當(dāng)前進(jìn)程等待，直到設(shè)備就緒或者超時(shí)，掛起操作是通過調(diào)用 schedule_timeout 執(zhí)行的。設(shè)備就緒后進(jìn)程被通知繼續(xù)運(yùn)行，這時(shí)再次遍歷所有設(shè)備，以查找就緒設(shè)備。這一步因?yàn)閮纱伪闅v所有設(shè)備，時(shí)間復(fù)雜度也是 O(n)，這里面不包括等待時(shí)間。相關(guān)代碼在 do_poll 函數(shù)中。

3、將獲得的數(shù)據(jù)傳送到用戶空間并執(zhí)行釋放內(nèi)存和剝離等待隊(duì)列等善后工作，向用戶空間拷貝數(shù)據(jù)與剝離等待隊(duì)列等操作的的時(shí)間復(fù)雜度同樣是 O(n)，具體代碼包括 do_sys_poll 函數(shù)中調(diào)用 do_poll 后到結(jié)束的部分。

但是，即便通過 select() 或者 poll() 函數(shù)復(fù)用事件通知具有突出的優(yōu)點(diǎn)，不過其他具有類似功能的函數(shù)實(shí)現(xiàn)也可以達(dá)到同樣的性能。然而，這些實(shí)現(xiàn)在跨平臺(tái)方面沒有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。你必須在使用這些特定函數(shù)實(shí)現(xiàn)同喪失可移植性之間進(jìn)行權(quán)衡。我們現(xiàn)在就討論一下兩個(gè)替代方法：Solaris 系統(tǒng)下的 /dev/poll 和 FreeBSD 系統(tǒng)下的 kqueue：

1、Solaris 系統(tǒng)下的 /dev/poll：在Solaris 7系統(tǒng)上，Sun引入了/dev/poll設(shè)備。在使用 /dev/poll的時(shí)候，你首先要打開/dev/poll作為一個(gè)普通文件。然后構(gòu)造pollfd結(jié)構(gòu)，方式同普通的poll()函數(shù)調(diào)用一樣。這些 pollfd結(jié)構(gòu)隨后寫入到打開的 /dev/poll 文件描述符。在打開句柄的生存周期內(nèi)， /dev/poll會(huì)根據(jù)pollfd結(jié)構(gòu)返回事件（注意，pollfd結(jié)構(gòu)內(nèi)的事件字段中的特定POLLREMOVE將從/dev/poll的列表中刪除對(duì)應(yīng)的fd）。通過調(diào)用特定的ioctl (DP_POLL) 和dvpoll，程序就可以從/dev/poll獲得需要的信息。在使用dvpoll結(jié)構(gòu)的情況下，發(fā)生的事件就可以被檢測(cè)到了。

2、FreeBSD 系統(tǒng)下的 kqueue：在FreeBSD 4.1中推出。FreeBSD的kqueue API設(shè)計(jì)為比其他對(duì)應(yīng)函數(shù)提供更為廣泛的事件通知能力。kqueue API提供了一套通用過濾器，可以模仿poll()語(yǔ)法（EVFILT_READ和EVFILT_WRITE）。不過，它還實(shí)現(xiàn)了文件系統(tǒng)變化（EVFILT_VNODE）、進(jìn)程狀態(tài)變更(EVFILT_PROC)和信號(hào)交付(EVFILT_SIGNAL)的有關(guān)通知。

> EPOLL

接下來(lái)分析 epoll，與 poll/select 不同，epoll 不再是一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)調(diào)用，而是由 epoll_create/epoll_ctl/epoll_wait 三個(gè)系統(tǒng)調(diào)用組成，后面將會(huì)看到這樣做的好處。先來(lái)看 sys_epoll_create（epoll_create對(duì)應(yīng)的內(nèi)核函數(shù)），這個(gè)函數(shù)主要是做一些準(zhǔn)備工作，比如創(chuàng)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，初始化數(shù)據(jù)并最終返回一個(gè)文件描述符（表示新創(chuàng)建的虛擬 epoll 文件），這個(gè)操作可以認(rèn)為是一個(gè)固定時(shí)間的操作。epoll 是做為一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣做至少有以下兩個(gè)好處：

1、可以在內(nèi)核里維護(hù)一些信息，這些信息在多次 epoll_wait 間是保持的，比如所有受監(jiān)控的文件描述符。

2、epoll 本身也可以被 poll/epoll。

具體 epoll 的虛擬文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和性能分析無(wú)關(guān)，不再贅述。

在 sys_epoll_create 中還能看到一個(gè)細(xì)節(jié)，就是 epoll_create 的參數(shù) size 在現(xiàn)階段是沒有意義的，只要大于零就行。

接著是 sys_epoll_ctl（epoll_ctl對(duì)應(yīng)的內(nèi)核函數(shù)），需要明確的是每次調(diào)用 sys_epoll_ctl 只處理一個(gè)文件描述符，這里主要描述當(dāng) op 為 EPOLL_CTL_ADD 時(shí)的執(zhí)行過程，sys_epoll_ctl 做一些安全性檢查后進(jìn)入 ep_insert，ep_insert 里將 ep_poll_callback 做為回掉函數(shù)加入設(shè)備的等待隊(duì)列（假定這時(shí)設(shè)備尚未就緒），由于每次 poll_ctl 只操作一個(gè)文件描述符，因此也可以認(rèn)為這是一個(gè) O(1) 操作。ep_poll_callback 函數(shù)很關(guān)鍵，它在所等待的設(shè)備就緒后被系統(tǒng)回掉，執(zhí)行兩個(gè)操作：

1、將就緒設(shè)備加入就緒隊(duì)列，這一步避免了像 poll 那樣在設(shè)備就緒后再次輪詢所有設(shè)備找就緒者，降低了時(shí)間復(fù)雜度，由 O(n) 到 O(1)。
 
2、喚醒虛擬的 epoll 文件。

最后是 sys_epoll_wait，這里實(shí)際執(zhí)行操作的是 ep_poll 函數(shù)。該函數(shù)等待將進(jìn)程自身插入虛擬 epoll 文件的等待隊(duì)列，直到被喚醒（見上面 ep_poll_callback 函數(shù)描述），最后執(zhí)行 ep_events_transfer 將結(jié)果拷貝到用戶空間。由于只拷貝就緒設(shè)備信息，所以這里的拷貝是一個(gè) O(1) 操作。

還有一個(gè)讓人關(guān)心的問題就是 epoll 對(duì) EPOLLET 的處理，即邊沿觸發(fā)的處理，粗略看代碼就是把一部分水平觸發(fā)模式下內(nèi)核做的工作交給用戶來(lái)處理，直覺上不會(huì)對(duì)性能有太大影響，感興趣的朋友歡迎討論。

> POLL/EPOLL 對(duì)比：

表面上 poll 的過程可以看作是由一次 epoll_create，若干次 epoll_ctl，一次 epoll_wait，一次 close 等系統(tǒng)調(diào)用構(gòu)成，實(shí)際上 epoll 將 poll 分成若干部分實(shí)現(xiàn)的原因正是因?yàn)榉?wù)器軟件中使用 poll 的特點(diǎn)（比如Web服務(wù)器）：

1、需要同時(shí) poll 大量文件描述符;

2、每次 poll 完成后就緒的文件描述符只占所有被 poll 的描述符的很少一部分。

3、前后多次 poll 調(diào)用對(duì)文件描述符數(shù)組（ufds）的修改只是很小;

傳統(tǒng)的 poll 函數(shù)相當(dāng)于每次調(diào)用都重起爐灶，從用戶空間完整讀入 ufds，完成后再次完全拷貝到用戶空間，另外每次 poll 都需要對(duì)所有設(shè)備做至少做一次加入和刪除等待隊(duì)列操作，這些都是低效的原因。

epoll 將以上情況都細(xì)化考慮，不需要每次都完整讀入輸出 ufds，只需使用 epoll_ctl 調(diào)整其中一小部分，不需要每次 epoll_wait 都執(zhí)行一次加入刪除等待隊(duì)列操作，另外改進(jìn)后的機(jī)制使的不必在某個(gè)設(shè)備就緒后搜索整個(gè)設(shè)備數(shù)組進(jìn)行查找，這些都能提高效率。另外最明顯的一點(diǎn)，從用戶的使用來(lái)說(shuō)，使用 epoll 不必每次都輪詢所有返回結(jié)果已找出其中的就緒部分，O(n) 變 O(1)，對(duì)性能也提高不少。

此外這里還發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)，是不是將 epoll_ctl 改成一次可以處理多個(gè) fd（像 semctl 那樣）會(huì)提高些許性能呢？特別是在假設(shè)系統(tǒng)調(diào)用比較耗時(shí)的基礎(chǔ)上。不過關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的耗時(shí)問題還會(huì)在以后分析。

> POLL/EPOLL 測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比：

測(cè)試的環(huán)境：我寫了三段代碼來(lái)分別模擬服務(wù)器，活動(dòng)的客戶端，僵死的客戶端，服務(wù)器運(yùn)行于一個(gè)自編譯的標(biāo)準(zhǔn) 2.6.11 內(nèi)核系統(tǒng)上，硬件為 PIII933，兩個(gè)客戶端各自運(yùn)行在另外的 PC 上，這兩臺(tái)PC比服務(wù)器的硬件性能要好，主要是保證能輕易讓服務(wù)器滿載，三臺(tái)機(jī)器間使用一個(gè)100M交換機(jī)連接。

服務(wù)器接受并poll所有連接，如果有request到達(dá)則回復(fù)一個(gè)response，然后繼續(xù)poll。

活動(dòng)的客戶端（Active Client）模擬若干并發(fā)的活動(dòng)連接，這些連接不間斷的發(fā)送請(qǐng)求接受回復(fù)。

僵死的客戶端（zombie）模擬一些只連接但不發(fā)送請(qǐng)求的客戶端，其目的只是占用服務(wù)器的poll描述符資源。

測(cè)試過程：保持10個(gè)并發(fā)活動(dòng)連接，不斷的調(diào)整僵并發(fā)連接數(shù)，記錄在不同比例下使用 poll 與 epoll 的性能差別。僵死并發(fā)連接數(shù)根據(jù)比例分別是：0，10，20，40，80，160，320，640，1280，2560，5120，10240。

下圖中橫軸表示僵死并發(fā)連接與活動(dòng)并發(fā)連接之比，縱軸表示完成 40000 次請(qǐng)求回復(fù)所花費(fèi)的時(shí)間，以秒為單位。紅色線條表示 poll 數(shù)據(jù)，綠色表示 epoll 數(shù)據(jù)。可以看出，poll 在所監(jiān)控的文件描述符數(shù)量增加時(shí)，其耗時(shí)呈線性增長(zhǎng)，而 epoll 則維持了一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)，幾乎不受描述符個(gè)數(shù)影響。



但是要注意的是在監(jiān)控的所有客戶端都是活動(dòng)時(shí)，poll 的效率會(huì)略高于 epoll（主要在原點(diǎn)附近，即僵死并發(fā)連接為0時(shí)，圖上不易看出來(lái)），究竟 epoll 實(shí)現(xiàn)比 poll 復(fù)雜，監(jiān)控少量描述符并非它的長(zhǎng)處。

> epoll 的優(yōu)點(diǎn)綜述

1、支持一個(gè)進(jìn)程打開大數(shù)目的socket描述符(FD)：select 最不能忍受的是一個(gè)進(jìn)程所打開的 FD 是有一定限制的，由 FD_SETSIZE 設(shè)置，在 Linux 中，這個(gè)值是 1024。對(duì)于那些需要支持的上萬(wàn)連接數(shù)目的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來(lái)說(shuō)顯然太少了。這時(shí)候你一是可以選擇修改這個(gè)宏然后重新編譯內(nèi)核，不過資料也同時(shí)指出這樣會(huì)帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)效率的下降，二是可以選擇多進(jìn)程的解決方案(傳統(tǒng)的 Apache 方案)，不過雖然 linux 上面創(chuàng)建進(jìn)程的代價(jià)比較小，但仍舊是不可忽視的，加上進(jìn)程間數(shù)據(jù)同步遠(yuǎn)比不上線程間同步的高效，所以也不是一種完美的方案。不過 epoll 則沒有這個(gè)限制，它所支持的 FD 上限是最大可以打開文件的數(shù)目，這個(gè)數(shù)字一般遠(yuǎn)大于 1024，舉個(gè)例子，在 1GB 內(nèi)存的機(jī)器上大約是 10 萬(wàn)左右，具體數(shù)目可以 cat /proc/sys/fs/file-max 察看，一般來(lái)說(shuō)這個(gè)數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大。

2、IO 效率不隨 FD 數(shù)目增加而線性下降：傳統(tǒng)的 select/poll 另一個(gè)致命弱點(diǎn)就是當(dāng)你擁有一個(gè)很大的 socket 集合，不過由于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，任一時(shí)間只有部分的 socket 是"活躍"的，但是 select/poll 每次調(diào)用都會(huì)線性掃描全部的集合，導(dǎo)致效率呈現(xiàn)線性下降。但是 epoll 不存在這個(gè)問題，它只會(huì)對(duì)"活躍"的 socket 進(jìn)行操作---這是因?yàn)樵趦?nèi)核實(shí)現(xiàn)中 epoll 是根據(jù)每個(gè) fd 上面的 callback 函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。那么，只有"活躍"的 socket 才會(huì)主動(dòng)的去調(diào)用 callback 函數(shù)，其他 idle 狀態(tài) socket 則不會(huì)，在這點(diǎn)上，epoll 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)"偽"AIO，因?yàn)檫@時(shí)候推動(dòng)力在 os 內(nèi)核。在一些 benchmark 中，如果所有的 socket 基本上都是活躍的 --- 比如一個(gè)高速LAN環(huán)境，epoll 并不比 select/poll 有什么效率，相反，如果過多使用 epoll_ctl，效率相比還有稍微的下降。但是一旦使用 idle connections 模擬 WAN 環(huán)境，epoll 的效率就遠(yuǎn)在 select/poll 之上了。

3、使用 mmap 加速內(nèi)核與用戶空間的消息傳遞：這點(diǎn)實(shí)際上涉及到 epoll 的具體實(shí)現(xiàn)了。無(wú)論是 select，poll 還是 epoll 都需要內(nèi)核把 FD 消息通知給用戶空間，如何避免不必要的內(nèi)存拷貝就很重要，在這點(diǎn)上，epoll 是通過內(nèi)核于用戶空間 mmap 同一塊內(nèi)存實(shí)現(xiàn)的。而如果你想我一樣從 2.5 內(nèi)核就關(guān)注 epoll 的話，一定不會(huì)忘記手工 mmap 這一步的。

4、內(nèi)核微調(diào)：這一點(diǎn)其實(shí)不算 epoll 的優(yōu)點(diǎn)了，而是整個(gè) linux 平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)。也許你可以懷疑 linux 平臺(tái)，但是你無(wú)法回避 linux 平臺(tái)賦予你微調(diào)內(nèi)核的能力。比如，內(nèi)核 TCP/IP 協(xié)議棧使用內(nèi)存池管理 sk_buff 結(jié)構(gòu)，那么可以在運(yùn)行時(shí)期動(dòng)態(tài)調(diào)整這個(gè)內(nèi)存 pool(skb_head_pool) 的大小 --- 通過 echo XXXX > /proc/sys/net/core/hot_list_length 完成。再比如 listen 函數(shù)的第 2 個(gè)參數(shù)(TCP 完成 3 次握手的數(shù)據(jù)包隊(duì)列長(zhǎng)度)，也可以根據(jù)你平臺(tái)內(nèi)存大小動(dòng)態(tài)調(diào)整。更甚至在一個(gè)數(shù)據(jù)包面數(shù)目巨大但同時(shí)每個(gè)數(shù)據(jù)包本身大小卻很小的特殊系統(tǒng)上嘗試最新的 NAPI 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)架構(gòu)。

> AIO 和 Epoll

epoll 和 aio（這里的aio是指linux 2.6內(nèi)核后提供的aio api）的區(qū)別：

1、aio 是異步非阻塞的。其實(shí)是aio是用線程池實(shí)現(xiàn)了異步IO。

2、epoll 在這方面的定義上有點(diǎn)復(fù)雜，首先 epoll 的 fd 集里面每一個(gè) fd 都是非阻塞的，但是 epoll（包括 select/poll）在調(diào)用時(shí)阻塞等待 fd 可用，然后 epoll 只是一個(gè)異步通知機(jī)制，只是在 fd 可用時(shí)通知你，并沒有做任何 IO 操作，所以不是傳統(tǒng)的異步。

在這方面，Windows 無(wú)疑是前行者，當(dāng)然 Boost C++ 庫(kù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 linux 下 aio 的機(jī)制，有興趣的朋友可以參考：http://stlchina.huhoo.net/twiki/bin/view.pl/Main/WebHome

> Reactor 和 Proactor

一般地,I/O多路復(fù)用機(jī)制都依賴于一個(gè)事件多路分離器(Event Demultiplexer)。分離器對(duì)象可將來(lái)自事件源的I/O事件分離出來(lái)，并分發(fā)到對(duì)應(yīng)的read/write事件處理器(Event Handler)。開發(fā)人員預(yù)先注冊(cè)需要處理的事件及其事件處理器（或回調(diào)函數(shù)）；事件分離器負(fù)責(zé)將請(qǐng)求事件傳遞給事件處理器。兩個(gè)與事件分離器有關(guān)的模式是Reactor和Proactor。Reactor模式采用同步IO，而Proactor采用異步IO。

在Reactor中，事件分離器負(fù)責(zé)等待文件描述符或socket為讀寫操作準(zhǔn)備就緒，然后將就緒事件傳遞給對(duì)應(yīng)的處理器，最后由處理器負(fù)責(zé)完成實(shí)際的讀寫工作。而在Proactor模式中，處理器--或者兼任處理器的事件分離器，只負(fù)責(zé)發(fā)起異步讀寫操作。IO操作本身由操作系統(tǒng)來(lái)完成。傳遞給操作系統(tǒng)的參數(shù)需要包括用戶定義的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址和數(shù)據(jù)大小，操作系統(tǒng)才能從中得到寫出操作所需數(shù)據(jù)，或?qū)懭霃膕ocket讀到的數(shù)據(jù)。事件分離器捕獲IO操作完成事件，然后將事件傳遞給對(duì)應(yīng)處理器。比如，在windows上，處理器發(fā)起一個(gè)異步IO操作，再由事件分離器等待IOCompletion事件。典型的異步模式實(shí)現(xiàn)，都建立在操作系統(tǒng)支持異步API的基礎(chǔ)之上，我們將這種實(shí)現(xiàn)稱為“系統(tǒng)級(jí)”異步或“真”異步，因?yàn)閼?yīng)用程序完全依賴操作系統(tǒng)執(zhí)行真正的IO工作。

舉個(gè)例子，將有助于理解Reactor與Proactor二者的差異，以讀操作為例（類操作類似）。

在Reactor中實(shí)現(xiàn)讀：
 - 注冊(cè)讀就緒事件和相應(yīng)的事件處理器
 - 事件分離器等待事件
 - 事件到來(lái)，激活分離器，分離器調(diào)用事件對(duì)應(yīng)的處理器。
 - 事件處理器完成實(shí)際的讀操作，處理讀到的數(shù)據(jù)，注冊(cè)新的事件，然后返還控制權(quán)。

與如下Proactor（真異步）中的讀過程比較：
 - 處理器發(fā)起異步讀操作（注意：操作系統(tǒng)必須支持異步IO）。在這種情況下，處理器無(wú)視IO就緒事件，它關(guān)注的是完成事件。
 - 事件分離器等待操作完成事件
 - 在分離器等待過程中，操作系統(tǒng)利用并行的內(nèi)核線程執(zhí)行實(shí)際的讀操作，并將結(jié)果數(shù)據(jù)存入用戶自定義緩沖區(qū)，最后通知事件分離器讀操作完成。
 - 事件分離器呼喚處理器。
 - 事件處理器處理用戶自定義緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，然后啟動(dòng)一個(gè)新的異步操作，并將控制權(quán)返回事件分離器。

對(duì)于不提供異步 IO API 的操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種辦法可以隱藏 Socket API 的交互細(xì)節(jié)，從而對(duì)外暴露一個(gè)完整的異步接口。借此，我們就可以進(jìn)一步構(gòu)建完全可移植的，平臺(tái)無(wú)關(guān)的，有通用對(duì)外接口的解決方案。上述方案已經(jīng)由Terabit P/L公司實(shí)現(xiàn)為 TProactor (ACE compatible Proactor) ：http://www.terabit.com.au/solutions.php。正是因?yàn)?linux 對(duì) aio 支持的不完整，所以 ACE_Proactor 框架在 linux 上的表現(xiàn)很差，大部分在 windows 上執(zhí)行正常的代碼，在 linux 則運(yùn)行異常，甚至不能編譯通過。這個(gè)問題一直困擾著很大多數(shù) ACE 的用戶，現(xiàn)在好了，有一個(gè) TProactor 幫助解決了在 Linux 不完整支持 AIO 的條件下，正常使用（至少是看起來(lái)正常）ACE_Proactor。TProactor 有兩個(gè)版本：C++ 和 Java 的。C++ 版本采用 ACE 跨平臺(tái)底層類開發(fā)，為所有平臺(tái)提供了通用統(tǒng)一的主動(dòng)式異步接口。Boost.Asio 庫(kù)，也是采取了類似的這種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的 IO 異步接口。

以下是一張 TProactor 架構(gòu)設(shè)計(jì)圖，有興趣的朋友可以看看：



到這里，第二部分的內(nèi)容結(jié)束了，相信大家對(duì) Socket 的底層技術(shù)原理有了一個(gè)更深層次的理解，在下一篇《Socket深度探究4PHP（三）》我將會(huì)深入 PHP 源代碼，探究一下 PHP 在 Socket 這部分的一些技術(shù)內(nèi)幕，然后介紹一下目前在這個(gè)領(lǐng)域比較活躍的項(xiàng)目（node.js）。

To be continued ...