select，epoll都是IO多路復(fù)用的機(jī)制。I/O多路復(fù)用就通過(guò)一種機(jī)制，可以監(jiān)視多個(gè)描述符，一旦某個(gè)描述符就緒（一般是讀就緒或者寫(xiě)就緒），能夠通知程序進(jìn)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作。但select，epoll本質(zhì)上都是同步I/O，因?yàn)樗麄兌夹枰谧x寫(xiě)事件就緒后自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫(xiě)，也就是說(shuō)這個(gè)讀寫(xiě)過(guò)程是阻塞的，而異步I/O則無(wú)需自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫(xiě)，異步I/O的實(shí)現(xiàn)會(huì)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到用戶(hù)空間。

　　一、問(wèn)題引出 聯(lián)系區(qū)別

　　問(wèn)題的引出，當(dāng)需要讀兩個(gè)以上的I/O的時(shí)候，如果使用阻塞式的I/O，那么可能長(zhǎng)時(shí)間的阻塞在一個(gè)描述符上面，另外的描述符雖然有數(shù)據(jù)但是不能讀出來(lái)，這樣實(shí)時(shí)性不能滿(mǎn)足要求，大概的解決方案有以下幾種：

　　1.使用多進(jìn)程或者多線(xiàn)程，但是這種方法會(huì)造成程序的復(fù)雜，而且對(duì)與進(jìn)程與線(xiàn)程的創(chuàng)建維護(hù)也需要很多的開(kāi)銷(xiāo)。（Apache服務(wù)器是用的子進(jìn)程的方式，優(yōu)點(diǎn)可以隔離用戶(hù)）

　　2.用一個(gè)進(jìn)程，但是使用非阻塞的I/O讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)I/O不可讀的時(shí)候立刻返回，檢查下一個(gè)是否可讀，這種形式的循環(huán)為輪詢(xún)（polling），這種方法比較浪費(fèi)CPU時(shí)間，因?yàn)榇蠖鄶?shù)時(shí)間是不可讀，但是仍花費(fèi)時(shí)間不斷反復(fù)執(zhí)行read系統(tǒng)調(diào)用。

　　3.異步I/O（asynchronous I/O），當(dāng)一個(gè)描述符準(zhǔn)備好的時(shí)候用一個(gè)信號(hào)告訴進(jìn)程，但是由于信號(hào)個(gè)數(shù)有限，多個(gè)描述符時(shí)不適用。

　　4.一種較好的方式為I/O多路轉(zhuǎn)接（I/O multiplexing）（貌似也翻譯多路復(fù)用），先構(gòu)造一張有關(guān)描述符的列表（epoll中為隊(duì)列），然后調(diào)用一個(gè)函數(shù)，直到這些描述符中的一個(gè)準(zhǔn)備好時(shí)才返回，返回時(shí)告訴進(jìn)程哪些I/O就緒。select和epoll這兩個(gè)機(jī)制都是多路I/O機(jī)制的解決方案，select為POSIX標(biāo)準(zhǔn)中的，而epoll為Linux所特有的。

　　區(qū)別（epoll相對(duì)select優(yōu)點(diǎn)）主要有三：

　　1.select的句柄數(shù)目受限，在linux/posix_types.h頭文件有這樣的聲明：#define __FD_SETSIZE 1024 表示select最多同時(shí)監(jiān)聽(tīng)1024個(gè)fd。而epoll沒(méi)有，它的限制是最大的打開(kāi)文件句柄數(shù)目。

　　2.epoll的最大好處是不會(huì)隨著FD的數(shù)目增長(zhǎng)而降低效率，在selec中采用輪詢(xún)處理，其中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)似一個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而epoll是維護(hù)一個(gè)隊(duì)列，直接看隊(duì)列是不是空就可以了。epoll只會(huì)對(duì)“活躍”的socket進(jìn)行操作---這是因?yàn)樵趦?nèi)核實(shí)現(xiàn)中epoll是根據(jù)每個(gè)fd上面的callback函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。那么，只有“活躍”的socket才會(huì)主動(dòng)的去調(diào)用 callback函數(shù)（把這個(gè)句柄加入隊(duì)列），其他idle狀態(tài)句柄則不會(huì)，在這點(diǎn)上，epoll實(shí)現(xiàn)了一個(gè)“偽”AIO。但是如果絕大部分的I/O都是“活躍的”，每個(gè)I/O端口使用率很高的話(huà)，epoll效率不一定比select高（可能是要維護(hù)隊(duì)列復(fù)雜）。

　　3.使用mmap加速內(nèi)核與用戶(hù)空間的消息傳遞。無(wú)論是select，poll還是epoll都需要內(nèi)核把FD消息通知給用戶(hù)空間，如何避免不必要的內(nèi)存拷貝就很重要，在這點(diǎn)上，epoll是通過(guò)內(nèi)核于用戶(hù)空間mmap同一塊內(nèi)存實(shí)現(xiàn)的。

　　二、接口

　　1）select

　　1. int select（int maxfdp1， fd_set *restrict readfds， fd_set *restrict writefds， fd_set *restrict exceptfds， struct timeval *restrict tvptr）;

　　struct timeval{

　　long tv_sec;

　　long tv_usec;

　　}

　　有三種情況：tvptr == NULL 永遠(yuǎn)等待；tvptr-》tv_sec == 0 && tvptr-》tv_usec == 0 完全不等待；不等于0的時(shí)候?yàn)榈却臅r(shí)間。select的三個(gè)指針都可以為空，這時(shí)候select提供了一種比sleep更精確的定時(shí)器。注意select的第一個(gè)參數(shù)maxfdp1并不是描述符的個(gè)數(shù)，而是最大的描述符加1，一是起限制作用，防止出錯(cuò)，二來(lái)可以給內(nèi)核輪詢(xún)的時(shí)候提供一個(gè)上屆，提高效率。select返回－1表示出錯(cuò)，0表示超時(shí)，返回正值是所有的已經(jīng)準(zhǔn)備好的描述符個(gè)數(shù)（同一個(gè)描述符如果讀和寫(xiě)都準(zhǔn)備好，對(duì)結(jié)果影響是+2）。

　　2.int FD_ISSET（int fd， fd_set *fdset）; fd在描述符集合中非0，否則返回0

　　3.int FD_CLR（int fd， fd_set *fd_set）; int FD_SET（int fd， fd_set *fdset） ;int FD_ZERO（fd_set *fdset）;

　　用一段linux 中man里的話(huà)“FD_ZERO（） clears a set.FD_SET（） and FD_CLR（） respectively add and remove a given file descriptor from a set. FD_ISSET（） tests to see if a file descriptor is part of the set; this is useful after select（） returns.”這幾個(gè)函數(shù)與描述符的0和1沒(méi)關(guān)系，只是添加刪除檢測(cè)描述符是否在set中。

　　2）epoll

　　1.int epoll_create（int size）;

　　創(chuàng)建一個(gè)epoll的句柄，size用來(lái)告訴內(nèi)核這個(gè)監(jiān)聽(tīng)的數(shù)目一共有多大。這個(gè)參數(shù)不同于select（）中的第一個(gè)參數(shù)，給出最大監(jiān)聽(tīng)的fd+1的值。需要注意的是，當(dāng)創(chuàng)建好epoll句柄后，它就是會(huì)占用一個(gè)fd值，在linux下如果查看/proc/進(jìn)程id/fd/，是能夠看到這個(gè)fd的，所以在使用完epoll后，必須調(diào)用close（）關(guān)閉，否則可能導(dǎo)致fd被耗盡。

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

　　epoll的事件注冊(cè)函數(shù)，它不同與select（）是在監(jiān)聽(tīng)事件時(shí)告訴內(nèi)核要監(jiān)聽(tīng)什么類(lèi)型的事件，而是在這里先注冊(cè)要監(jiān)聽(tīng)的事件類(lèi)型。第一個(gè)參數(shù)是epoll_create（）的返回值，第二個(gè)參數(shù)表示動(dòng)作，用三個(gè)宏來(lái)表示：

　　EPOLL_CTL_ADD：注冊(cè)新的fd到epfd中；

　　EPOLL_CTL_MOD：修改已經(jīng)注冊(cè)的fd的監(jiān)聽(tīng)事件；

　　EPOLL_CTL_DEL：從epfd中刪除一個(gè)fd；

　　第三個(gè)參數(shù)是需要監(jiān)聽(tīng)的fd，第四個(gè)參數(shù)是告訴內(nèi)核需要監(jiān)聽(tīng)什么事，struct epoll_event結(jié)構(gòu)如下：

　　struct epoll_event {

　　__uint32_t events; /* Epoll events */

　　epoll_data_t data; /* User data variable */

　　};

　　events可以是以下幾個(gè)宏的集合：

　　EPOLLIN ：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符可以讀（包括對(duì)端SOCKET正常關(guān)閉）；

　　EPOLLOUT：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符可以寫(xiě)；

　　EPOLLPRI：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符有緊急的數(shù)據(jù)可讀（這里應(yīng)該表示有帶外數(shù)據(jù)到來(lái)）；

　　EPOLLERR：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符發(fā)生錯(cuò)誤；

　　EPOLLHUP：表示對(duì)應(yīng)的文件描述符被掛斷；

　　EPOLLET： 將EPOLL設(shè)為邊緣觸發(fā)（Edge Triggered）模式，這是相對(duì)于水平觸發(fā)（Level Triggered）來(lái)說(shuō)的。

　　EPOLLONESHOT：只監(jiān)聽(tīng)一次事件，當(dāng)監(jiān)聽(tīng)完這次事件之后，如果還需要繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)這個(gè)socket的話(huà)，需要再次把這個(gè)socket加入到EPOLL隊(duì)列里

　　關(guān)于epoll工作模式ET，LT

　　LT（level triggered）是缺省的工作方式，并且同時(shí)支持block和no-block socket.在這種做法中，內(nèi)核告訴你一個(gè)文件描述符是否就緒了，然后你可以對(duì)這個(gè)就緒的fd進(jìn)行IO操作。如果你不作任何操作，內(nèi)核還是會(huì)繼續(xù)通知你的，所以，這種模式編程出錯(cuò)誤可能性要小一點(diǎn)。傳統(tǒng)的select/poll都是這種模型的代表．

　　ET （edge-triggered）是高速工作方式，只支持no-block socket。在這種模式下，當(dāng)描述符從未就緒變?yōu)榫途w時(shí)，內(nèi)核通過(guò)epoll告訴你。然后它會(huì)假設(shè)你知道文件描述符已經(jīng)就緒，并且不會(huì)再為那個(gè)文件描述符發(fā)送更多的就緒通知，直到你做了某些操作導(dǎo)致那個(gè)文件描述符不再為就緒狀態(tài)了，但是請(qǐng)注意，如果一直不對(duì)這個(gè)fd作IO操作（從而導(dǎo)致它再次變成未就緒），內(nèi)核不會(huì)發(fā)送更多的通知（only once）

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

　　等待事件的產(chǎn)生，類(lèi)似于select（）調(diào)用。參數(shù)events用來(lái)從內(nèi)核得到事件的集合，maxevents告之內(nèi)核這個(gè)events有多大，這個(gè)maxevents的值不能大于創(chuàng)建epoll_create（）時(shí)的size，參數(shù)timeout是超時(shí)時(shí)間（毫秒，0會(huì)立即返回，-1永久阻塞）。該函數(shù)返回需要處理的事件數(shù)目，如返回0表示已超時(shí)。