前沿
通過前面關於服務器多路併發的學習，我get到了多進程、多線程、多路複用三種併發模型，那麼問題來了，在這個項目中我應該選擇哪一種模型呢？對了，先聲明一下，最近在做室內溫度監測的一個小項目，在這個項目中需要用到多路併發模型。爲了選擇一個合適的模型，我從一個宏觀角度學習一下它們之間的優缺點！
什麼是併發，什麼是並行
- 併發：一個cpu分時處理各個進程，比如，一個cpu需要處理四個進程，對四個進程的執行時間進行分段，當在執行其中一個進程時，其他進程處於掛起狀態，當時間片到了，將此時運行的進程掛起，執行下一個進程。這也是我們常說的時間片輪轉。
- 並行：比如有四個cpu，四個cpu可以同時執行四個進程，這就是並行。
多進程
優點
- 程序穩定性高：子進程一旦被創建將擁有自己的進程空間，子進程之間相互獨立，子進程之間的運行狀態不會相互影響。只跟父進程的運行有關，如果父進程在子進程之前退出，子進程將變成僵死進程，不過父進程可以使用waitpid系統調用解決僵死進程問題。
- 一路暢通：進程運行於獨立的空間中，不會限制於各種鎖的約束。
- 編程簡單：一個fork系統調用和一個waitpid，對於像我一樣的新手入門會比較容易😄。
缺點
- 數據交互比較麻煩：因爲進程之間資源不共享，所以當需要多個進程協同完成一個任務時，數據的交流需要使用IPC機制。小數據傳輸還好說，大數據交互就比較難以控制，各種拋bug。
- 耗內存，進程個數受限制：一個進程分配一個用戶空間，內核負擔隨進程個數的增加而增加，過多的進程上下文切換，無疑會影響cpu運行效率，因此
ulimit -u可以查看進程上限。 - 資源分配和回收系統開銷巨大。
多線程
優點
- 通信高效：可以使用全局變量來進行數據共享，不用IPC通信機制，進程不需要在用戶空間和內核空間頻繁切換，通信效率較高。
- 資源利用率高：比如此時cpu中運行着一個進程，這個進程需要完成文件的讀取和處理文件，當讀取文件的時候，cpu等待文件讀取完成再處理文件，爲了充分利用cpu資源，我們可以在一個進程中設計兩個線程，一個線程用於讀文件，一個線程用於處理文件。
- 一定程度上資源分配和回收容易：線程是一個進程的執行路徑，多個線程位於同一進程空間，系統不需爲線程重新開闢空間，線程任務執行完成後可自動銷燬。不過線程具有自己獨立的堆棧空間，線程裏面的局部變量不共享。
缺點
- 當使用一些臨界資源時，線程容易阻塞，等待另一線程釋放資源，就像上班高峯期堵車一樣。
- 容易產生死鎖：長時間得不到所需要得資源的話，容易產生死鎖。
- 數據髒讀：上一個線程由於某種原因對該資源沒有處理完畢就退出，後一個線程就會讀取到預期之外的數據。
- 程序可靠性：線程會影響整個程序的運行，一個線程出現bug，可能會導致整個進程出現問題。
- 線程會消耗cpu的資源，所以cpu對線程的數量有限制，
/usr/include/bits/local_lim.h查看。具體限制多少相對系統而言，
多路複用
select
優點
- 同一進程同一線程中可以處理多個客戶端請求，減少cpu時間片分配，減少系統開銷。
- 跨平臺，select是windows下常見的io管理機制。
缺點
- 內存拷貝：調用select時，將文件描述符集合從用戶態拷貝到內核態，內核開銷比較大。
- 遍歷fd：拷貝到內核之後，還要在內核將fd集合遍歷，將該進程添加到等待隊列中。有數據到來後又將文件描述集從內核拷貝到用戶空間，再次遍歷fd集合，判斷是哪一個fd可讀。用戶空間和內核空間頻繁切換。
- 最大的可處理的文件描述符是1024。
poll
poll是對select的升級，它沒有最大文件描述符個數的限制，poll返回時不會對文件描述符數組進行清空，所以不要重複初始化文件描述符數組初始化，另外poll增加了events和revents，對每個文件描述符貼上標籤，返回時便於檢查和判斷是什麼事件發生。
epoll
epoll又是poll的增強版本，和poll不同的是返回的是獲取事件的文件描述和fd個數，在判斷定位哪個文件描述可讀的時候，不需要遍歷整個文件描述符集合，只需遍歷返回的那個數組，大大減小了時間複雜度，避免了大量無用的操作。epoll可處理百萬級別的客戶端請求，epoll已經成爲了目前實現高性能網絡服務器的必備技術，在大數據、高併發、集羣的一些應用中，select和poll的用武之地越來越有限，風頭已經被epoll佔盡。
總結
一路學習下來，各有各的優勢和缺陷，使用哪種模型在於特定的場景，在這個項目中，爲了更好地理解多路複用，我將採取多路複用模型，而且I/O多路複用是在單一進程的上下文中的，因此每個邏輯流程都能訪問該進程的全部地址空間，加之多路複用是事件驅動模型的，所以開銷比多進程和多線程低得多，而在IO多路複用中epoll模型比較完善，所以最後決定使用epoll模型。