IO多路复用之Select、Poll、Epoll

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I/O多路复用就是通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知应用程序进行相应的读写操作。

　　1.select
　　基本原理：select 函数监视的文件描述符分3类，分别是writefds、readfds、和exceptfds。调用后select函数会阻塞，直到有描述符就绪（有数据 可读、可写、或者有except），或者超时（timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可），函数返回。当select函数返回后，可以通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。
　　被监控的fd在select()后会发生改变，所以在下一次进入select()之前要重新初始化fd。
　　优点：良好的跨平台特性。
　　缺点：单个进程在Linux下默认最大连接数是1024（可以改）；对socket扫描时采用轮询，效率低；需要维护fd_set（long型数组），这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大，内核遍历开销也大。

　　2.poll
　　本质上和select没有什么区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态，如果设备就绪则在设备等待队列中加入一项并继续遍历，如果遍历完所有fd后没有发现就绪设备，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时，被唤醒后它又要再次遍历fd。这个过程经历了多次无谓的遍历。不同之处在于，它基于链表实现，没有最大连接数限制，但仍受限于硬限制，相对于epoll是 “水平触发”, 只需要初始化一次,关心的事件和发生的事件进行了分离。

　　3.epoll：双向链表+红黑树
　　epoll支持水平触发和边缘触发，最大的特点在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就绪态，并且只会通知一次。还有一个特点是，epoll使用“事件”的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知,内核空间和用户空间共享一块内存实现。
　　优点：
　　（1）没有最大并发连接的限制，能打开的fd的上限远大于1024（1G的内存上能监听约10万个端口）。
　　（2）效率提升，不是轮询的方式，不会随着fd数目的增加效率下降。只有活跃可用的fd才会调用callback函数；即epoll最大的优点就在于它只管你“活跃”的连接，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中，epoll的效率就会远远高于select和poll。
　　（3）内存拷贝，利用mmap()文件映射内存加速与内核空间的消息传递；即epoll使用mmap减少复制开销。