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操作系統在處理io的時候，主要有兩個階段：
- 等待數據傳到io設備
- io設備將數據複製到user space
我們一般將上述過程簡化理解爲：
- 等到數據傳到kernel內核space
- kernel內核區域將數據複製到user space（理解爲進程或者線程的緩衝區）
而根據這兩個階段而不同的操作方法，就會產生多種io模型，本文只討論select，poll，epoll，所以只引出三種io模型。
一、細談 io 多路複用技術 select 和poll
Select介紹
select的工作流程： 單個進程就可以同時處理多個網絡連接的io請求（同時阻塞多個io操作）。基本原理就是程序呼叫select，然後整個程序就阻塞了，這時候，kernel就會輪詢檢查所有select負責的fd，當找到一個client中的數據準備好了，select就會返回，這個時候程序就會系統調用，將數據從kernel複製到進程緩衝區。
下圖爲select同時從多個客戶端接受數據的過程
雖然服務器進程會被select阻塞，但是select會利用內核不斷輪詢監聽其他客戶端的io操作是否完成。
Poll介紹
poll的原理與select非常相似，差別如下：
- 描述fd集合的方式不同，poll使用 pollfd 結構而不是select結構fd_set結構，所以poll是鏈式的，沒有最大連接數的限制
- poll有一個特點是水平觸發，也就是通知程序fd就緒後，這次沒有被處理，那麼下次poll的時候會再次通知同個fd已經就緒。
Select、Poll 的缺點
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根據fd_size的定義，它的大小爲32個整數大小（32位機器爲32*32，所有共有1024bits可以記錄fd），每個fd一個bit，所以最大隻能同時處理1024個fd（select有這個限制，poll沒有）
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每次要判斷【有哪些event發生】這件事的成本很高，因爲select（polling也是）採取主動輪詢機制
Select、Poll 的輪詢過程
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每一次呼叫 select( ) 都需要先從 user space把 FD_SET複製到 kernel（約線性時間成本） 爲什麼 select 不能像epoll一樣，只做一次複製就好呢? 每一次呼叫 select()前，FD_SET都可能更動，而 epoll 提供了共享記憶存儲結構，所以不需要有 kernel 與 user之間的數據溝通
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kernel還要輪詢每個fd，約線性時間
- 假設現實中，有1百萬個客戶端同時與一個服務器保持着tcp連接，而每一個時刻，通常只有幾百上千個tcp連接是活躍的，這時候我們仍然使用select/poll機制，kernel必須在搜尋完100萬個fd之後，才能找到其中狀態是active的，這樣資源消耗大而且效率低下。
對於select和poll的上述缺點，就引進了一種新的技術，epoll技術
二、細談事件驅動–Epoll
Epoll提供了三個函數：
- int epoll_create(int size); 建立一個 epoll 對象，並傳回它的id
- int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); 事件註冊函數，將需要監聽的事件和需要監聽的fd交給epoll對象
- int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout); 等待註冊的事件被觸發或者timeout發生
Epoll解決的問題：
- epoll沒有fd數量限制 epoll沒有這個限制，我們知道每個epoll監聽一個fd，所以最大數量與能打開的fd數量有關，一個g的內存的機器上，能打開10萬個左右
- epoll不需要每次都從user space 將fd set複製到內核kernel epoll在用epoll_ctl函數進行事件註冊的時候，已經將fd複製到內核中，所以不需要每次都重新複製一次
- select 和 poll 都是主動輪詢機制，需要拜訪每一個 FD； epoll是被動觸發方式，給fd註冊了相應事件的時候，我們爲每一個fd指定了一個回調函數，當數據準備好之後，就會把就緒的fd加入一個就緒的隊列中，epoll_wait的工作方式實際上就是在這個就緒隊列中查看有沒有就緒的fd，如果有，就喚醒就緒隊列上的等待者，然後調用回調函數。
- 雖然epoll、poll、select都需要查看是否有fd就緒，但是epoll之所以是被動觸發，就在於它只要去查找就緒隊列中有沒有fd，就緒的fd是主動加到隊列中，epoll不需要一個個輪詢確認。 換一句話講，就是select和poll只能通知有fd已經就緒了，但不能知道究竟是哪個fd就緒，所以select和poll就要去主動輪詢一遍找到就緒的fd。而epoll則是不但可以知道有fd可以就緒，而且還具體可以知道就緒fd的編號，所以直接找到就可以，不用輪詢。
總結
- select, poll是爲了解決同時大量IO的情況（尤其網絡服務器），但是隨着連接數越多，性能越差
- epoll是select和poll的改進方案，在 linux 上可以取代 select 和 poll，可以處理大量連接的性能問題
推薦閱讀：https://blog.csdn.net/xiexievv/article/details/44976215
ll，可以處理大量連接的性能問題
推薦閱讀：https://blog.csdn.net/xiexievv/article/details/44976215