IO多路复用

IO多路复用是一种同步IO模型，实现一个线程可以监视多个文件句柄；
一旦某个文件句柄就绪，就能够通知应用程序进行相应的读写操作；没有文件句柄就绪时会阻塞应用程序，交出cpu。

没有IO多路复⽤机制时，有（同步阻塞）BIO、（同步⾮阻塞）NIO两种实现⽅式，但有⼀些问题

Select 模型

每次调用select，都需要把fd_set 集合从⽤户态拷贝到内核态，如果fd有事件发生，由内核根据IO状态修改fd_set的内容，由此来通知执⾏了select()的进程哪⼀Socket或⽂件可读。

优点：

用户可以在⼀个线程内同时处理多个socket的IO请求。用户可以注册多个socket，然后不断地调用
select读取被激活的socket，即可达到在同⼀个线程内同时处理多个IO请求的目的。而在同步阻塞
模型中，必须通过多线程的方式才能达到这个目的。
缺点：

1. 每次调⽤select，都需要把 fd_set 集合从用户态拷贝到内核态，如果 fd_set 集合很大时，那这个
   开销也很⼤
2. 同时每次调⽤select都需要在内核遍历传递进来的所有 fd_set ，如果 fd_set 集合很大时，那这个
   开销也很⼤
3. 为了减少数据拷贝带来的性能损坏，内核对被监控的 fd_set 集合⼤⼩做了限制，并且这个是通过
   宏控制的，⼤小不可改变(限制为1024)

Poll 模型

poll的机制与select类似，与select在本质上没有多⼤差别，管理多个描述符也是进⾏轮询，根据描述符
的状态进⾏处理，但是poll没有最⼤⽂件描述符数量的限制。也就是说，poll只解决了上⾯的问题3，并
没有解决问题1，2的性能开销问题。

EPOLL模型

我们在调用epoll_create时，内核除了帮我们在epoll文件系统里建了个file结点，在内核cache里建了个
红黑树用于存储以后epoll_ctl传来的socket，还会再建立⼀个rdllist双向链表，用于存储准备就绪的事
件，当epoll_wait调⽤时，仅仅观察这个rdllist双向链表⾥有没有数据即可。有数据就返回，没有数据就
sleep，等到timeout时间到后即使链表没数据也返回。所以，epoll_wait⾮常⾼效。

Epoll的触发模式：

LT（水平触发）模式下，只要这个文件描述符还有数据可读，每次 epoll_wait都会返回它的事件，
提醒用户程序去操作；
ET（边缘触发）模式下，在它检测到有 I/O 事件时，通过 epoll_wait 调⽤会得到有事件通知的文件
描述符，对于每⼀个被通知的⽂件描述符，如可读，则必须将该⽂件描述符⼀直读到空，让 errno
返回 EAGAIN 为止，否则下次的 epoll_wait 不会返回余下的数据，会丢掉事件。如果ET模式不是非
阻塞的，那这个⼀直读或⼀直写势必会在最后⼀次阻塞。

为什么会有ET触发模式？

如果采用LT模式的话，系统中⼀旦有大量你不需要读写的就绪文件描述符，它们每次调用epoll_wait都会
返回，这样会大大降低处理程序检索自己关心的就绪文件描述符的效率。而采用ET这种边缘触发模式的
话，当被监控的⽂件描述符上有可读写事件发⽣时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有
把数据全部读写完(如读写缓冲区太⼩)，那么下次调⽤epoll_wait()时，它不会通知你，直到该文件描述
符上出现第⼆次可读写事件才会通知你，这种模式比⽔平触发效率⾼，系统不会充斥⼤量你不关心的就
绪⽂件描述符。

epoll_create: 函数创建⼀个epoll句柄，参数size表明内核要监听的描述符数量。调⽤成功时返回⼀
个epoll句柄描述符，失败时返回-1。
epoll_ctl: 函数注册要监听的事件类型。四个参数解释如下：
epfd: 表示epoll句柄
op: 表示fd操作类型，有如下3种
 EPOLL_CTL_ADD 注册新的fd到epfd中
 EPOLL_CTL_MOD 修改已注册的fd的监听事件
 EPOLL_CTL_DEL 从epfd中删除⼀个fd
 fd: 是要监听的描述符
event: 表示要监听的事件

select，poll，epoll都是IO多路复⽤的机制。I/O多路复⽤就通过⼀种机制，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），能够通知程序进⾏相应的读写操作。但select，poll，
epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后⾃⼰负责进⾏读写，也就是说这个读写过
程是阻塞的，而异步I/O则⽆需⾃⼰负责进⾏读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空
间。