一、select
select函數
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
參數和返回值
maxfd：監視對象文件描述符數量。
readset: 將所有關注“是否存在待讀取數據”的文件描述符註冊到fd_set變量，並傳遞其地址值。
writeset: 將所有關注“是否可傳輸無阻塞數據”的文件描述符註冊到fd_set變量，並傳遞其地址值。
exceptset: 將所有關注“是否發生異常”的文件描述符註冊到fd_set變量，並傳遞其地址值。
timeout: 調用select後，爲防止陷入無限阻塞狀態，傳遞超時信息。
返回值：錯誤返回-1，超時返回0。因關注的事件返回時，返回大於0的值，該值是發生事件的文件描述符數。
四個宏定義
FD_ZERO(fd_set* fdset)： 將fd_set變量的所有位初始化爲0。
FD_SET（int fd, fd_set* fdset）:在參數fdset指向的變量中註冊文件描述符fd的信息。
FD_CLR(int fd, fd_set* fdset)：參數fdset指向的變量中清除文件描述符fd的信息。
FD_ISSET(int fd, fd_set* fdset): 若參數fdset指向的變量中包含文件描述符fd的信息，則返回真。
select方法底層
我們可以把三個參數都看成三個數組：讀事件數組，寫事件數組，異常事件數組
我們需要維護這三個數組，這三個數組存的都是fd，socket的文件描述符
在timeout時間裏，當有其中一個文件描述符有讀寫的io事件發生，內核就會把這三個數組都返回給我們用戶
並且用戶必須無差別輪詢判斷，到底哪個io發生了讀寫事件，再去進行對應的操作（accpet從數組中添加fd，disconnected從數組中刪除fd等...）
然後我們再去把三個數組交給內核去管理
缺點
-
每次都要把這三個數組從用戶態拷貝到內核態
-
每次都要無差別輪詢這三個數組。我們如果有500個連接，那麼就得輪詢500次
-
支持最多1024個連接。
-
只有水平觸法一種方式
二、poll
poll函數
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
參數與返回值
1）第一個參數:一個結構數組,struct pollfd結構如下：
struct pollfd{
int fd; //文件描述符
short events; //請求的事件
short revents; //返回的事件
};
2）第二個參數， 要監視的描述符的數目
3）第三個參數，超時時間
4）返回值，返回的事件個數，=0超時，-1失敗
與select相同，我們需要管理 fds鏈表，這個結構體裏面存着我們感興趣的事件和我們的對應的文件描述符
同樣我們需要無差別地輪詢 fds鏈表。但是沒有最大鏈接數限制了
缺點：
-
與select不同的是不受最大連接數限制了
-
還是需要去無差別輪詢，從內核態拷貝到用戶態，再從內核態到用戶態。效率低
三、epoll
int epoll_create(int size);
參數返回值：
1.size：最大連接數，即內核最大監聽數目
2.返回值：epoll_fd epoll文件描述符
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
參數返回值：
1.epfd：epoll_create獲取到的文件描述符
2.op：操作，有三個宏定義
EPOLL_CTL_ADD：註冊新的fd到epfd中；（添加到紅黑樹上）
EPOLL_CTL_MOD：修改已經註冊的fd的監聽事件；（譬如讀/寫事件修改）
EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個fd；（從紅黑樹上剔除）
3.fd：要操作的文件描述符（server_fd和accpet_fd）
4.event：
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll events */ epoll事件
epoll_data_t data; /* User data variable */ 用戶傳參
};
typedef union epoll_data {
void *ptr; // 用戶自定義數據結構
int fd; // 文件描述符
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t;
5.返回值：0成功 -1失敗
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);
參數返回值
1.返回值：本次通知返回的事件數目
2.epfd：epoll_create返回值
3.events：返回的所有事件
4.maxevents：用戶設置內核最大事件返回數目
5.timeout：超時，-1不超時
與前兩個io多路複用不同的是，所有的用戶要交給內核管理的文件描述符，都存在於內核，
當文件描述符有事件發生時，內核哪個文件描述符發生的events事件給用戶，而不是將所有的文件描述符的所有events事件都交給用戶
好處是：
-
用戶不需要再無差別輪詢，遍歷的events數組都是發生了事件的
-
不需要頻繁地從用戶態拷貝大量文件描述符到內核態，再從內核態拷貝到用戶態
-
epoll底層內核用的是紅黑樹，效率極高
-
epoll提供水平模式（用戶不處理events會不斷觸發事件）和邊緣觸發模式（用戶不處理本次事件，本次事件內核不再提醒）
-
select和poll每次要拷貝數組到內核中。而epoll，所有的event都存在於內核的紅黑樹上，用戶通過epoll_ctl接口來操作紅黑樹上的節點
用戶通過epoll_create獲取ep_fd，然後用戶通過epoll_ctl來操作，用戶填充epoll_event結構體，結構體中由epoll_data中的void* ptr給用戶提供傳參（一般傳入一個結構體，結構體中有回調方法）。
epoll_ctl提供三種操作：註冊/修改/刪除
epoll_wait等待內核返回events事件
內核的epoll數據結構：紅黑樹+雙向鏈表
每當我們用epoll_ctl註冊時，都會在紅黑樹上添加一個event節點（紅黑樹極快定位哪個節點發生了讀寫事件）
當一個紅黑樹上的節點發生了事件，會被添加到雙向鏈表中，拷貝給用戶。
總結：
1）select和poll每次都要用戶無差別輪詢到底哪個發生了讀寫事件，內核只管通知，不會告訴用戶到底哪個事件就緒了。無差別輪詢：fd越多，遍歷次數越多，效率越低
2）select和poll每次都要將數組從用戶拷貝到內核中，用戶態/內核態來回切換，內存拷貝，效率極低。
3）poll用的是鏈表形式，而select則用的是數組形式，select的監聽數目受限制，最大1024，而poll不受到限制
4）epoll的所有fd都交給內核去管理，用戶通過epoll_ctl接口去操作紅黑樹上的節點，內核返回的events都是就緒的events。效率因爲充斥大量未就緒事件受影響
5）epoll由於所有fd都交給了內核去管理，少了用戶態向內核態數據的拷貝，效率提高不少
雖然在epoll的性能最好，但是在連接數非常少並且連接都十分活躍的情況下，select/poll的性能可能比epoll高。因爲epoll的通知機制需要很多函數的回調
最後附上一張epoll調用原理
