IO多路復用總結

面試題：說出 你所知道的IO多路復用模型，并解釋為什么IO多路復用效率高？

     select poll,epoll都是IO多路復用的一種機制，就是通過一種機制可以監視多個文件描述符，一旦某個文件描述符就緒（一般是讀就緒或者寫就緒），就能夠通知進程進行相應的讀寫操作，他們三個本質上都是同步IO，因為 它們都需要在讀寫事件就緒后自己負責讀寫操作，也就是讀寫過程中是阻塞的，而異步IO無需自己進行讀寫，它只負責發起事件具體的實現由別的完成

select和poll的實現比較相似，epoll就是poll和select的增強版了

select：

select本質上是通過設置或者檢查存放fd標志位的數據結構來進行下一步處理。這樣所帶來的缺點是：

1、 單個進程可監視的fd數量被限制，即能監聽端口的大小有限。

      一般來說這個數目和系統內存關系很大，具體數目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位機默認是1024個。64位機默認是2048.

2、 對socket進行掃描時是線性掃描，即采用輪詢的方法，效率較低：

       當套接字比較多的時候，每次select()都要通過遍歷FD_SETSIZE個Socket來完成調度,不管哪個Socket是活躍的,都遍歷一遍。這會浪費很多CPU時間。如果能給套接字注冊某個回調函數，當他們活躍時，自動完成相關操作，那就避免了輪詢，這正是epoll與kqueue做的。

3、需要維護一個用來存放大量fd的數據結構，這樣會使得用戶空間和內核空間在傳遞該結構時復制開銷大

poll：

poll本質上和select沒有區別，它將用戶傳入的數組拷貝到內核空間，然后查詢每個fd對應的設備狀態，如果設備就緒則在設備等待隊列中加入一項并繼續遍歷，如果遍歷完所有fd后沒有發現就緒設備，則掛起當前進程，直到設備就緒或者主動超時，被喚醒后它又要再次遍歷fd。這個過程經歷了多次無謂的遍歷。

它沒有最大連接數的限制，原因是它是基于鏈表來存儲的，但是同樣有一個缺點：

1、大量的fd的數組被整體復制于用戶態和內核地址空間之間，而不管這樣的復制是不是有意義。                                                                                                                                      2、poll還有一個特點是“水平觸發”，如果報告了fd后，沒有被處理，那么下次poll時會再次報告該fd。

epoll:

epoll支持水平觸發和邊緣觸發，最大的特點在于邊緣觸發，它只告訴進程哪些fd剛剛變為就需態，并且只會通知一次。還有一個特點是，epoll使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl注冊fd，一旦該fd就緒，內核就會采用類似callback的回調機制來激活該fd，epoll_wait便可以收到通知

epoll的優點：

1、沒有最大并發連接的限制，能打開的FD的上限遠大于1024（1G的內存上能監聽約10萬個端口）；
2、效率提升，不是輪詢的方式，不會隨著FD數目的增加效率下降。只有活躍可用的FD才會調用callback函數；
      即Epoll最大的優點就在于它只管你“活躍”的連接，而跟連接總數無關，因此在實際的網絡環境中，Epoll的效率就會遠遠高于select和poll。

3、 內存拷貝，利用mmap()文件映射內存加速與內核空間的消息傳遞；即epoll使用mmap減少復制開銷。

select、poll、epoll 區別總結：

1、支持一個進程所能打開的最大連接數

2、FD劇增后帶來的IO效率問題

3、 消息傳遞方式