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select、poll和 epoll 都是 IO 多路复用的机制，可能监听多个文件描述符的读 / 写事件。一旦某个描述符就绪（个别是读或写事件产生了），就可能将产生的事件告诉给关怀的应用程序去解决该事件。
实质上，select、poll和 epoll 都是同步 I/O。
上面从根底开始总结一下三者的区别和分割。
1、什么是流、I/ O 和阻塞？
1.1 流
零碎中的流个别是指 stream，与网络流flow 要区别开。通常包含文件流、管道流、套接字流等。
流 是对一种有序间断且具备方向性的数据的形象形容，是一个蕴含数据源、数据目的地和数据传输的过程。
上面是一个形象的比喻：
假如咱们有个大水缸，水缸里灌满了水，为了可能让水从大水缸里拿进去应用，就须要接一个水龙头，关上水龙头，水就进去了。
可是大水缸除了放水，咱们还心愿能一直的蓄水，于是就须要有另外一个口能够给水缸蓄水，蓄水口默认是敞开的，每次都要关上蓄水口。
假如咱们往大水缸里蓄水，水有 N 杯，咱们只能一杯一杯的往里灌，每次灌入就要关上蓄水口，
为了进步蓄水速度，咱们想到了一个方法，筹备一个盆，每个盆只能装 512 杯水，当盆装满后，再从盆里往水缸里灌入。
水就相当于计算机里的数据，而数据是有程序而且以字节形式存在的，出水口和入水口对应输入输出流，stdin 和 stdout，而前面加的盆就是外部缓冲区，大水缸就是咱们的磁盘，磁盘操作绝对于 cpu 的处理速度来说十分慢，所以为了提高效率，引入了外部缓冲区。
流和文件描述符（fd）的关系：
流给用户程序提供了更高一级的 I/O 接口，它处在文件描述符的下层。也就是说，流函数是通用文件描述符函数来实现的。
1.2 I/ O 操作
所有对流的读写操作，都能够被称为 I/O 操作。
在流（次要指缓冲区）中，在没有数据可读的时候，或者说向一个曾经写满了数据的流再写数据时，IO 操作就会被挂起期待，这个挂起期待就是 阻塞。
1.3 阻塞和非阻塞
以送快递为例的场景举例：
- 你有一份快递和一个手机，快递送达时会打电话告诉你，而在此之前，你始终劳动，就是阻塞。
- 但你是急性子，每分钟都要打电话问快递到没到，而快递员接电话和运输只能二选一，快递员在接电话时就会进行运输，这样很耽搁快递员的运输速度，这是非阻塞、忙轮询场景。
阻塞时，不会占用 CPU 的工夫片，因为工夫片资源很贵重。
非阻塞、忙轮询时，会占用 CPU 工夫片，节约系统资源。
2、解决阻塞死期待
在你只有一个人、一部手机（单线程）时，只能同时接一个快递员的电话或签收一个快递，其余快递员只能期待，这不仅节约本人的工夫，也节约快递员的工夫。
所以你须要多找一些人和一些手机（多线程或多过程）同时解决多个快递，这样就能提高效率。
2.1 非阻塞、忙轮询
非阻塞、忙轮询的形式，能够让用户别离与每个快递员取得联系，尽管能够与多个快递员进行沟通（并发），然而快递员与用户沟通时会进行运输去接电话（节约 CPU）。
2.2 select
如果开设一个代收点，让快递员把所有的快递全都送到这个代收点，当有快递时，代收点会给你打电话。但代收员不负责记录快递单号和数量，只会通知你有快递到了，并且只能解决 1024 个快递信息。
以读取 fd 为例：
最奢侈的需要就是关怀 N 个 fd 中是否有数据可读，也就是咱们期待“可读”事件的告诉，而不是自觉地对每个 fd 调用接管函数 (recv) 来尝试接收数据。咱们应该阻塞在期待事件，当阻塞解除的时候，就意味着，肯定有一个或多个 fd 中有可读的数据。但咱们不晓得哪个 fd 中会有读事件产生，所以当咱们晓得有可读事件时，还是要遍历所有的 fd 才查找哪个 fd 是可读的。
伪码：
while true {select(fds[...]); // 阻塞
// 有音讯送达
for fd in fds[...] {
if fd has 数据 {解决数据}
}
}当用户过程（或线程）调用 select 的时候，select 会将须要监控的 read_fds 汇合拷贝到内核空间（假如仅监控可读 fd），而后遍历本人监控的 fd，挨个调用 fd 的 poll 逻辑以便查看 fd 是否有可读事件。遍历完所有的 fd 后，如果没有任何一个 fd 可读，那么 select 就会调用 schedule_timeout 进入延时唤醒状态，使用户过程进入睡眠。如果在 timeout 工夫内某个 fd 有数据可读，或者睡眠工夫达到 timeout 了，用户过程就会被唤醒，开始遍历它监控 fd 汇合，挨个收集可读事件返回给用户。
须要改良的三个问题：
- 被监控和 fds 汇合限度在 1024，而 1024 太小，在高并发场景中不够用，须要减少
- fds 汇合须要从用户空间考贝到内核空间，如果不拷贝就会节俭内存空间和工夫
- 当被监控的 fds 中某些有些数据可读时，咱们心愿能失去所有有可读事件的 fds 列表，而不是遍历整个 fds
2.3 poll
你是一个大客户，同时要解决的快递数量远超 1024 个，select 的代收员就不能满足你的需要了，须要换一个能接管更多快递信息的代收员。新的代收员同时能接管上万个快递信息。当解决 1024 个快递时，你还能挨个问一遍快递员，但当快递增长到 102400 时，你再挨个问一遍快递员，所耗时间也线性减少，最初你会发现还不如每次只问 1024 个快递员。
select 的三个须要改良的中央中，第一个是用法限度问题，第二和第三个是性能问题。
poll 和 select 十分类似，poll 并没有解决性能问题，只解决了 select 的第一个问题，扩充了 1024 的限度。
poll 扭转了 fds 汇合的形容形式，应用的 poll_fd 构造而不是 select 中的 fd_set 构造，应用 poll 反对的 fds 汇合限度远大于 1024。尽管 poll 解决了 1024 的问题，但它并没有扭转大量 fds 用户态复制到内核态的地址空间的问题，以及因个别 fd 事件遍历整个 fds 的低效问题。
poll 随着监控的 fds 汇合的减少性能 呈线性降落，这一点还不如 select，所以 poll 不适用于大并发场景。
2.4 epoll
epoll 是对 select 的正确改良。
代收员不仅会告诉咱们有快递到了，还会通知咱们有几个快递到了，快弟员是谁，快递单号都是什么。咱们只须要依据代收员给的信息从指定的快递员手里拿到指定的快递进行解决。
epoll 只关怀有可读事件的 fd，不须要遍历全副 fds 汇合。
伪码：
while true {可解决的流[] = epoll_wait(epoll_fd); // 阻塞
// 有音讯到达，全副放在“可解决的流[]”中
for i in 可解决的流[] {读 或者 其余解决}
}2.4.1 fds 汇合问题拷贝问题的解决
select 和 poll 会反复地筹备整个须要监听的 fds 汇合，这是没有必要的。
select/poll 都只有一个办法，epoll 操作过程有 3 个办法，别离是epoll_create()，epoll_ctl()，epoll_wait()。
epoll 引入了 epoll_ctl 零碎调用，将高频调用的 epoll_wait 和低频的 epoll_ctl 隔离开。同时，epoll_ctl通过 EPOLL_CTL_ADD、EPOLL_CTL_MOD、EPOLL_CTL_DEL 三个操作来扩散对须要监听的 fds 汇合的批改，做到了有变动才变更，将 select 和 poll 中高频、大块内存拷贝（集中处理）变成 epoll_ctl 的低频、小块内存的拷贝（扩散解决），防止了大量的内存拷贝。
对于高频 epoll_wait 的可读就绪的 fd 汇合返回的拷贝问题，epoll 通过内核与用户空间 mmap(内存映射) 同一块内存来解决。mmap将用户空间的一块地址和内核空间的一块地址映射到雷同的一块物理内存地址（用户空间和内核空间都是虚拟地址，最初都要映射到物理地址），使得这块物理内存对内核和用户均可见，缩小用户态和内核态之间的数据交换。
epoll 通过
epoll_ctl来对监控的 fds 汇合来进行增、删、改，那么必须波及到 fd 的疾速查找问题，于是，一个低工夫复杂度的增、删、改、查的数据结构来组织被监控的 fds 汇合是必不可少的了。在 linux 2.6.8 之前的内核，epoll 应用 hash 来组织 fds 汇合，于是在创立 epoll fd 的时候，epoll 须要初始化 hash 的大小。于是epoll_create(int size)有一个参数size，以便内核依据size的大小来调配 hash 的大小。在 linux 2.6.8 当前的内核中，epoll 应用红黑树来组织监控的 fds 汇合，于是epoll_create(int size)的参数size实际上曾经没有意义了。
2.4.2 按需遍历就绪的 fds 汇合
调用 epoll_create(int size) 返回的非凡的文件描述符 epfd，这个文件描述符示意的就是创立的 epoll 实例eventpoll。eventpoll 对象也是文件系统中的一员，也有期待队列single_epoll_wait_list，同时还有一个就绪链表ready_list。用户过程被放入single_epoll_wait_list。
当通过 epoll_ctl 增加、删除或批改所要监听的 fd 时，内核会在 eventpoll 的single_epoll_wait_list中增加、删除或批改这些 fd。
没有事件产生时，用户过程会睡眠。当 fd 上有事件产生时，会通过 ep_poll_callback 将 fd 增加到 ready_list（过程可能是并发的），因为ready_list 不为空，用户过程被唤醒，执行 epoll_wait，从中single_epoll_wait_list 中移除以后过程，再将 ready_list 传输到用户空间，用户过程遍历 ready_list 即可。
