I/O多路复用简记

IO多路复用（服务器如何处理多个socket的同时数据传输）：1、select。2、poll。3、epoll。

• select使用bitmap存socket文件描述符，由bitmap槽位的每一位为0或1决定对应序的socket连接是否有数据到来。由单线程（多线程处理每一个socket但上下文切换消耗太大）不断循环里（全量拷贝到内核，由内核判断）判断bitmap以处理多路IO。select没数据会阻塞，有数据时fd对应bitmap槽置位并返回。在遍历bitmap判断被被置位槽执行对应IO。

  • select缺点：
  1. bitmap默认1024，大小可调但有限
  2. bitmap不可重用，每次需重新创建
  3. 用户态到内核态拷贝开销较大
  4. select返回后，要O(n)时间再次遍历

• poll使用动态链表实现动态结构体数组存socket文件描述符解决select第一个缺点。pollfd每次置第i个对应结构体的revents字段可重用解决select的第二个缺点。至于第三四个缺点，二者无本质区别，都使用线性结构存储。仅支持水平触发。

• epoll使用红黑树管理被监控的socket文件描述符，红黑树是一种自平衡的二叉查找树，在 epoll 中用于快速查找和管理大量的文件描述符。双向链表则用于存储就绪的文件描述符。数据结构用户态与内核态共享解决select的第三个缺点，使用事件驱动，只复制发生变化的socket（通过重排把有数据的socket添加到双向链表中，应用程序可以通过遍历链表来获取就绪的文件描述符）解决了select的第四个缺点。支持边缘触发（效率更高）和水平触发。当一个文件描述符上的状态发生变化时，边缘触发模式只会通知一次。当一个文件描述符上的状态发生变化时，水平触发模式会持续通知。边缘触发模式对于非阻塞 I/O 的支持更好，因为它可以确保应用程序在每个事件上都能够进行进一步的非阻塞操作。