前言
最近一直忙着找实习以及小论文的实验，导致最近半个月都没有汲取到新的知识，也就这两天空闲的时候才能继续看看Netty。其实网上关于Netty的文章很多，但是能够从底层原理去解释的却不多，我们都知道Netty底层是通过IO多路复用来实现的，那么你们有没有考虑过在底层上IO多路复用又是是如何实现的？
这篇就从底层的select函数以及文件驱动poll函数来分享一下我的认识，若如有误的地方，大家可以给个issue。
IO多路复用
首先来了解一下什么是IO多路复用呢。可以拆开来理解，IO多路可以简单的理解为多个I/O流，复用即多个I/O流共用了一个线程，换一种说法单个线程来管理跟踪多个I/O流。
多路复用有了简单的了解后，现在问一下自己：如果让你自己来实现一个IO多路复用你会怎么实现？那简单，写一个死循环一直去遍历流，如果流有读、写、异常的事件就返回该流：
while true {
for(i in stream[]) {
if(i has data)
read until unavailable
}
}
这种做法的缺陷也非常的明显，如果没有准备就绪的流，那么会浪费CPU时间。那么有没有一种方法，当所有的流没有准备就绪时，让线程阻塞起来，直到有就绪的流出现，让线程再执行返回呢？下面就来看看select函数是如何做的。
select函数
正如前面说的一样，为了不浪费CPU的时间，可以采用select来实现IO多路复用。
当所有的流都没有准备就绪时，会把当前线程阻塞掉；当有一个或多个流的I/O事件就绪时，就从阻塞状态中醒来，然后轮询一遍所有的流，处理已经准备好的I/O事件。轮询的过程可以参照如下：
while true {
select(streams[])//会被阻塞
for(i in stream[]) {
if(i has data)
read until unavailable
}
}
那么有没有人有疑惑，select居然这么强大，它的底层原理是如何实现的呢？这也是我写这篇博客的主要原因，下面就来分析一下select函数究竟做了什么。
为了能解释清楚，先来讲一下什么是文件描述符（FD）：
文件描述符是内核为了高效管理已经被打开的文件所创建的索引，他是一个从0开始的整数，程序所有执行的I/O操作都是通过文件描述符进行的。其中，在程序刚刚启动时，0,1,2三个文件描述符已经被占用了，0代表标准输入设备stdin（比如键盘），1代表标准输出设备stdout（显示器），2代表标准错误stderr。因此再打开一个文件，它的文件描述符会是3。
注意这里的文件并不是平时看到的txt，在unix中所有东西都是文件。文件就是一串二进制流，不管socket,还是FIFO、管道、终端，对我们来说，一切都是文件，一切都是流。
清楚了什么是FD之后，再来看看select函数：
int select(int maxfd,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout)
中间的三个参数readset、writeset和exceptset指定我们要让内核监测读、写和异常条件的文件描述字集合。如果对某一个的条件不感兴趣，就可以把它设为空指针。struct fd_set可以理解为一个集合，这个集合中存放的是文件描述符。
timeout告知内核等待所指定文件描述字中的任何一个就绪可花多少时间。
select的实现依赖于文件的驱动函数poll，在unix中无论是调用 select、poll 还是epoll，最终都会调用该函数。
我们想在用户空间对一个文件使用多路I/O复用，那么我们需要实现该文件驱动的poll函数。对于一般的磁盘文件而言，这些函数都已在文件系统驱动中实现，而对于自己定义的设备，我们需要自己实现poll函数。
文件驱动poll函数
select会循环遍历它所监测的fd_set内的所有文件描述符对应的驱动程序的poll函数。
驱动程序提供的poll函数首先会将调用select的用户进程插入到该设备驱动对应资源的等待队列(如读/写等待队列)，然后返回一个bitmask告诉select当前资源哪些可用。当select循环遍历完所有fd_set内指定的文件描述符对应的poll函数后，如果没有一个资源可用(即没有一个文件可供操作)，则select让该进程睡眠，一直等到有资源可用为止，进程被唤醒(或者timeout)继续往下执行。
看到这里相信大家已经明白select是如何做到当没有IO流时被阻塞，简单来说就是:
每一个文件描述符有对应的文件驱动poll函数，select在实际调用过程中会调用（readset、writeset和exceptset）每一个文件描述符的文件驱动函数poll。
文件驱动函数poll会将调用select的进程放在设备对应资源的等待队列中。当有描述符可进行非阻塞I/O操作时，内核唤醒该描述符poll等待队列中的阻塞进程；进程唤醒后继续执行I/O复用函数，I/O复用函数将进程从描述符表中所有描述符的poll等待队列中移除；然后重新遍历每一个文件驱动函数poll。
参考文章
http://blog.chinaunix.net/uid-20643761-id-1594860.html
https://blog.csdn.net/genzld/article/details/84995021