对io多路复用的一些理解

1.什么是io多路复用

​ 多路复用是同步的！！！！

​ 单个进z程管理多个文件描述符
​ 总的来说就使用单个进程管理（监听）更多的io

2.io多路复用模型 通俗的解释，如何用，底层原理是什么？

• 通俗的理解 举个例子：

  有一家新开的饭店，开始的时候，他是这样安排服务员的：每一桌都安排一个服务员，这个服务员负责这张桌子的点菜，茶水；顾客点完菜，服务员把菜单送到后厨， 饭店刚开始只有10几张桌子，后来每天都有百余张桌子，出现了一个问题，有时候后厨一下子塞满了人，出现了拥堵，客人那边长时间没人服务….（类比多进程管理多个io）

  后来饭店老板想到了一个方法，让一个人来专门送菜单都后厨，这个服务员呢会逐个逐个问那些服务员，有没有菜单要送到后厨的，收集完了后然再统一拿到后厨，这样后厨就不会拥堵啦。（类比单进程管理多个io，这个类似select 做法）

  可还是有问题，一张一张桌去问还是太费时间了，有些顾客点了菜就不在点菜了，有的要点很久，再后来，老板又想到了一个方法，每个桌子都安装一个按钮，顾客点好菜了，嗯按钮，那个专门收集菜单的人就去那张桌子那菜单（epoll ）；

​ 以上并不是概念，只是抽象的比喻而已，对io多路复用模型有 三种 ： select ，poll，epoll

​ select： 虽然效率不高，但可以跨平台；单个进程只能保存1024个fd，轮询访问
​

​ poll: 和select相同，但是使用数组的形式保存fd，无上限，同样也是轮询访问

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​ epoll： 这个比较重要，详细说下
​ 再来做个比喻，有个小区，一开始小区里的人寄快递都是叫快递员上门取件，或者是去快递店里寄，前者有点费快递员的人力，后 者可以有浪费顾客的时间，后来快递公司想到了一个方法， 在小区里建立了一个无人快递收件柜子（蜂巢），顾客把想寄的东西都放 在那个柜子了，快递人员到一定的时间带个大袋子，把要寄送的东西带走，这样就省去快递员挨家挨户的收快递，提高了效率；

​ 小区里的人就是 那些文件io，柜子里的装的东西就是 有事件响应的io，这样就不用挨个去遍历了，每次快递员到了时间点了（timeout）就去拿柜子里的快递。
​ 这样也挺容易理解的，但要是问如何实现的呢，前两种还可理解，遍历fd所以时间复杂度为 O(n) ，而epoll是怎么做到 O(1)呢？

​ 以前也被问过：epoll怎么实现的，一般都是说红黑树加双向链表实现的，然后就说不下去了….

​ epoll 使用就不在多说，现在说个话题 为什么 epoll 时间复杂度可以做到O（1） 呢？

​ 我们一般都会说，底层把有事件发生的io放在一个队列里（此时io可以理解为分配给客户端的一个fd），这个对个队列是一个双向链 表，插入的时间复杂为O（1），

​ 没错，在用户态 我们遍历队列的时候，可以保证遍历的每个io都是有事件发生，效率肯定是上去了，那么在内核态，底层是如何把有 事 件发生的io放到队列呢？ 怎么放我们已经知道了，现在问题是在那么多io里，怎么马上挑出有事件的io呢？难道也是在内核态全部 遍历一次？我一开始也百思不得其解，查阅很多资料知道，原来在更底层有那么一个机制，当一个io有事件发生会产生一个软终端，然 后我想到了 信号，信号的类型有个是 SIGIO（这里的软中断我也不是很确定是不是io中断)

sigaction(SIGIO, &sigio_action, NULL);

当io有什么事件发生时候，会马上调用这个对应的回调函数（信号是的使用机智我们也知道），那这样，我并不需要每个io的去问有没有事件发生，内核就每个io都设置一个回调函数，那么io有事件了，马上调用回调函数，那么就准备把这个io装在队列里面里，而红黑树的作用就是管理这些io并设置其回调函数，就好像这个api

epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);

把新的io加入到红黑树里面，然后注册一个对应的回调函数，我们都知道红黑树的特性是 增删改查时间复杂度稳定 为 logn，有io退出， 取消对应的回调函数，然后删除这个io

以上就是当前对epoll底层实现 的初步了解，后续看了源码再来更新

具体流程如下如下所示 （在知乎看到的）

3 .epoll 和 select 用哪个好

​ 这也是要结合场景使用，如果 连接数比较少，事件响应比较多的时候用select 性能较好一些。涉及到大并发连接是，任意事件段io并不是很活跃可以使用 epoll

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epoll 是同步还是异步？

从内核态来看，是异步的，无需一直等待事件的发生，有事件io发生，就把这个io 塞到队列里，这好像也没毛病

从用户态说： int nready = epoll_wait(epoll_fd, events, EPOLL_SIZE, -1); 如果 nready 返回大于0，说明 events里面有东西，就就去遍历，没有就继续等待，所以说 用户态来说 epoll_wait是同步的

在知乎看到这样的解释， 对epoll而言 很多操作都放到 内核去做处理，也就是说让操作系统帮我们做一些事情，从 一开始 io阻塞模型 到 io多路复用，随着技术的迭代，在底层操作系统帮我们做的事越来越多了 （ 好像这样说也不是很对，后续再花点时间重新捋一下 五种io模型 ）

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