select，poll，epoll都是IO多路複用的機制。I/O多路複用就是通過一種機制，可以監視多個描述符，一旦某個描述符就緒（一般是讀就緒或者寫就緒），能夠通知程式進行相應的讀寫操作。

但select，poll，epoll本質上都是同步I/O，因為他們都需要在讀寫事件就緒後自己負責進行讀寫，也就是說這個讀寫過程是阻塞的，而非同步I/O則無需自己負責進行讀寫，非同步I/O的實現會負責把資料從核心拷貝到使用者空間。

I/O複用模型會用到select、poll、epoll函式：對一個IO埠，兩次呼叫，兩次返回，比阻塞IO並沒有什麼優越性。但關鍵是能實現同時對多個IO埠進行監聽。

這幾個函式也會使程序阻塞，但是和阻塞I/O所不同的是，這幾個函式可以同時阻塞多個I/O操作。而且可以同時對多個讀操作，多個寫操作的I/O函式進行檢測，直到有資料可讀或可寫時，才真正呼叫I/O操作函式。

1、select

1.1 select進行IO複用原理

當一個客戶端連線上伺服器時，伺服器就將其連線的fd加入fd_set集合，等到這個連線準備好讀或寫的時候，就通知程式進行IO操作，與客戶端進行資料通訊。！！！

大部分 Unix/Linux 都支援 select 函式，該函式用於探測多個檔案描述符的狀態變化。

1.2 select函式原型

int select(  
     int maxfdp, //Winsock中此引數無意義  
     fd_set* readfds, //進行可讀檢測的Socket  
     fd_set* writefds, //進行可寫檢測的Socket  
 

     fd_set* exceptfds, //進行異常檢測的Socket  
     const struct timeval* timeout //非阻塞模式中設定最大等待時間  
)  

1.3 使用select的步驟

1）建立所關注的事件的描述符集合（fd_set)，對於一個描述符，可以關注其上面的讀(read)、寫(write)、異常(exception)事件，所以通常，要建立三個fd_set，一個用來收集關注讀事件的描述符，一個用來收集關注寫事件的描述符，另外一個用來收集關注異常事件的描述符集合。

2）呼叫select()等待事件發生。這裡需要注意的一點是，select的阻塞與是否設定非阻塞I/O是沒有關係的。

3）輪詢所有fd_set中的每一個fd，檢查是否有相應的事件發生，如果有，就進行處理。

1.4 select的優缺點

相比其他模型，使用 select() 的事件驅動模型只用單執行緒（程序）執行，佔用資源少，不消耗太多 CPU，同時能夠為多客戶端提供服務。如果試圖建立一個簡單的事件驅動的伺服器程式，這個模型有一定的參考價值。

select的缺點：

（1）每次呼叫select，都需要把fd集合從使用者態拷貝到核心態，這個開銷在fd很多時會很大！！！（複製大量控制代碼資料結構，產生巨大的開銷 ）。

（2）同時每次呼叫select都需要在核心遍歷傳遞進來的所有fd，這個開銷在fd很多時也很大！！！（消耗大量時間去輪詢各個控制代碼，才能發現哪些控制代碼發生了事件）。

（3）單個程序能夠監視的檔案描述符的數量存在最大限制，32位機預設是1024。

（4）select的觸發方式是水平觸發，應用程式如果沒有完成對一個已經就緒的檔案描述符進行IO操作，那麼之後每次select呼叫還是會將這些檔案描述符通知程序。

（5）該模型將事件探測和事件響應夾雜在一起，一旦事件響應的執行體龐大，則對整個模型是災難性的。

2、poll

poll庫是在linux2.1.23中引入的，windows平臺不支援poll。poll本質上和select沒有太大區別，都是先建立一個關注事件的描述符的集合，然後再去等待這些事件發生，然後再輪詢描述符集合，檢查有沒有事件發生，如果有，就進行處理。

因此，poll有著與select相似的處理流程：

1）建立描述符集合，設定關注的事件
2）呼叫poll()，等待事件發生。下面是poll的原型：
        int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
        類似select，poll也可以設定等待時間，效果與select一樣。
3）輪詢描述符集合，檢查事件，處理事件。

poll與select的主要區別在於：select需要為讀、寫、異常事件分別建立一個描述符集合，最後輪詢的時候，需要分別輪詢這三個集合。而poll只需要一個集合，在每個描述符對應的結構上分別設定讀、寫、異常事件，最後輪詢的時候，可以同時檢查三種事件。

它沒有最大連線數的限制，原因是它是基於連結串列來儲存的。

缺點：

1）大量的fd的陣列被整體複製於使用者態和核心地址空間之間，而不管這樣的複製是不是有意義。
2）poll還有一個特點是“水平觸發”，如果報告了fd後，沒有被處理，那麼下次poll時會再次報告該fd。

3、epoll

3.1 epoll概述

poll和select，它們的最大的問題就在於效率。它們的處理方式都是建立一個事件列表，然後把這個列表發給核心，返回的時候，再去輪詢檢查這個列表，這樣在描述符比較多的應用中，效率就顯得比較低下了。

epoll是一種比較好的做法，它把描述符列表交給核心，一旦有事件發生，核心把發生事件的描述符列表通知給程序，這樣就避免了輪詢整個描述符列表。

epoll支援水平觸發和邊緣觸發，最大的特點在於邊緣觸發，它只告訴程序哪些fd剛剛變為就緒態，並且只會通知一次。還有一個特點是，epoll使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl註冊fd，一旦該fd就緒，核心就會採用類似callback的回撥機制來啟用該fd，epoll_wait便可以收到通知。

epoll與select和poll的呼叫介面上的不同：select和poll都只提供了一個函式——select或者poll函式。而epoll提供了三個函式，epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait，epoll_create是建立一個epoll控制代碼；epoll_ctl是註冊要監聽的事件型別；epoll_wait則是等待事件的產生。

3.2 epoll的使用步驟

1）建立一個epoll描述符，呼叫epoll_create()來完成。epoll_create()有一個整型的引數size，用來告訴核心，要建立一個有size個描述符的事件列表（集合）。

int epoll_create(int size)

2）給描述符設定所關注的事件，並把它新增到核心的事件列表中。這裡需要呼叫epoll_ctl()來完成。

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)

3）等待核心通知事件發生，得到發生事件的描述符的結構列表。該過程由epoll_wait()完成。得到事件列表後，就可以進行事件處理了。

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)

3.3 epoll的LT和ET的區別

水平觸發和邊緣觸發的區別：只要控制代碼滿足某種狀態，水平觸發就會發出通知；而只有當控制代碼狀態改變時，邊緣觸發才會發出通知。

LT：水平觸發，效率會低於ET觸發，尤其在大併發，大流量的情況下。但是LT對程式碼編寫要求比較低，不容易出現問題。LT模式服務編寫上的表現是：只要有資料沒有被獲取，核心就不斷通知你，因此不用擔心事件丟失的情況。

ET：邊緣觸發，效率非常高，在併發，大流量的情況下，會比LT少很多epoll的系統呼叫，因此效率高。但是對程式設計要求高，需要細緻的處理每個請求，否則容易發生丟失事件的情況。

3.4 epoll的優點

1）沒有最大併發連線的限制，能開啟FD的上限遠大於1024（1G的記憶體上能監聽約10萬個埠）；

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才會呼叫callback函式；

即epoll最大的優點就在於它只管你“活躍”的連線，而跟連線總數無關，因此在實際的網路環境中，epoll的效率就會遠遠高於select和poll。

3）記憶體拷貝。epoll通過核心和使用者空間共享一塊記憶體來實現訊息傳遞的。利用mmap()檔案對映記憶體加速與核心空間的訊息傳遞；即epoll使用mmap 減少複製開銷。epoll保證了每個fd在整個過程中只會拷貝一次（select，poll每次呼叫都要把fd集合從使用者態往核心態拷貝一次）。

5、例題：

1、關於epoll和select的區別，哪些說法是正確的？
正確答案：A B C

A、epoll和select都是I/O多路複用的技術，都可以實現同時監聽多個I/O事件的狀態
B、epoll相比select效率更高，主要是基於其作業系統支援的I/O事件通知機制，而select是基於輪詢機制
C、epoll支援水平觸發和邊沿觸發兩種模式
D、select能並行支援I/O比較小，且無法修改