Linux系统编程——I/O多路复用select、poll、epoll的区别
1.概述
I/O 多路复用技术是为了解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术，使进程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调用。
select()，poll()，epoll()都是I/O多路复用的机制。I/O多路复用通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪，就是这个文件描述符进行读写操作之前），能够通知程序进行相应的读写操作。但select()，poll()，epoll()本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。
与多线程和多进程相比，I/O 多路复用的最大优势是系统开销小，系统不需要建立新的进程或者线程，也不必维护这些线程和进程。
2.select
2.1 原型
int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);从select函数监控3类文件描述符：writefds、readfds、exceptfds。调用select函数后会阻塞，直到描述符准备就绪（有数据可读、可写、或者出现异常）或者超时，函数便返回。当select函数返回后，可以通过遍历描述符集合，找到就绪的描述符。
2.2 select缺点
- 单进程能够监控的文件描述符的数量存在最大限制，在Linux上一般为1024，可以通过修改宏定义增大上限，但同样存在效率低的弱势;
- IO效随着监视的描述符数量的增长，其效率也会线性下降;
3.poll
3.1 原型
int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);其中pollfd表示监视的描述符集合，如下：
struct pollfd {
int fd; //文件描述符
short events; //监视的请求事件
short revents; //已发生的事件
};pollfd结构包含了要监视的event和发生的event，并且pollfd并没有最大数量限制（但数量过大同样会导致性下降）。 和select函数一样，当poll函数返回后，可以通过遍历描述符集合，找到就绪的描述符。
从上面看，select和poll都需要在返回后，通过遍历文件描述符来获取已经就绪的socket。事实上，同时连接的大量客户端在一时刻可能只有很少的处于就绪状态，因此随着监视的描述符数量的增长，其效率也会线性下降。
4.epoll
epoll是在2.6内核中提出的，是select和poll的增强版。相对于select和poll来说，epoll更加灵活，没有描述符数量限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户空间的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。epoll机制是Linux最高效的I/O复用机制，在一处等待多个文件句柄的I/O事件。
select/poll都只有一个方法，而epoll的操作过程有3个方法，分别是epoll_create()， epoll_ctl()，epoll_wait()。
4.1 epoll_create()
用于创建一个epoll的句柄，size是指监听的描述符个数， 现在内核支持动态扩展，该值的意义仅仅是初次分配的fd个数，后面空间不够时会动态扩容。 当创建完epoll句柄后，占用一个fd值.
ls /proc//fd/ //可通过终端执行，看到该fd 使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。
4.2 epoll_ctl()
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；用于对需要监听的文件描述符(fd)执行op操作，比如将fd加入到epoll句柄。
epfd：是epoll_create()的返回值；
op：表示op操作，用三个宏来表示，分别代表添加、删除和修改对fd的监听事件；
- EPOLL_CTL_ADD(添加)
- EPOLL_CTL_DEL(删除)
- EPOLL_CTL_MOD（修改）
fd：需要监听的文件描述符；
epoll_event：需要监听的事件，struct epoll_event结构如下：
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll事件 */
epoll_data_t data; /*用户可用数据*/
};events可取值：(表示对应的文件描述符的操作)
- EPOLLIN ：可读（包括对端SOCKET正常关闭）；
- EPOLLOUT：可写；
- EPOLLERR：错误；
- EPOLLHUP：中断；
- EPOLLPRI：高优先级的可读（这里应该表示有带外数据到来）；
- EPOLLET：将EPOLL设为边缘触发模式，这是相对于水平触发来说的。
- EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后就不再监听该事件
4.3 epoll_wait()
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);epfd：等待epfd上的io事件，最多返回maxevents个事件；
events：用来从内核得到事件的集合；
maxevents：events数量，该maxevents值不能大于创建epoll_create()时的size；
timeout：超时时间（毫秒，0会立即返回）。
该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。
5.对比
在 select/poll中，进程只有在调用一定的方法后，内核才对所有监视的文件描述符进行扫描，而epoll事先通过epoll_ctl()来注册一个文件描述符，一旦基于某个文件描述符就绪时，内核会采用类似callback的回调机制，迅速激活这个文件描述符，当进程调用epoll_wait() 时便得到通知。(此处去掉了遍历文件描述符，而是通过监听回调的的机制。这正是epoll的魅力所在。)
epoll优势：
- 监视的描述符数量不受限制，所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，具体数目可以cat
/proc/sys/fs/file-max查看，一般来说这个数目和系统内存关系很大，以3G的手机来说这个值为20-30万。 - IO效率不会随着监视fd的数量增长而下降。epoll不同于select和poll轮询的方式，而是通过每个fd定义的回调函数来实现的，只有就绪的fd才会执行回调函数。
如果没有大量的idle-connection或者dead-connection，epoll的效率并不会比select/poll高很多，但是当遇到大量的idle-connection，就会发现epoll的效率大大高于select/poll。
另外，想更详细地了解select/poll/epoll机制，可查看http://www.cnblogs.com/Anker/p/3265058.html