IO模型-libevent打基础
在看libevent模型之前，先对IO模型，主要是IO复用进行一个归纳总结和理解。
1. 同步阻塞IO
用户进程向系统发起read操作时，要在内核中进行数据准备和从内核到用户进程的拷贝（拷贝到用户进程用户进程才能使用）。此时，read操作才算完成，而后再进行处理。
我想请女神出去吃饭，于是给女神发微信我在楼下等你，期间什么也不干，就阻塞在楼下等待女神下来，然后去吃饭。
2. 同步非阻塞IO
socket默认都是阻塞的。非阻塞则要将socket设置为NONBLOCK。非阻塞IO不同的是，每次read操作都会返回状态。可能准备好了，可能没有。因此用户进程需要不断发起read请求，去查询数据准备好了没有。可以理解为一个while循环，没有准备好，我就一直请求。
我想请女神吃饭，发了信息女神没下来，于是我就继续发，还没下来，继续。（女神生气了，嫌你烦，一直不下来，你就一直发，太耗电了，耗流量还。反应到编程中就是太耗CPU了。）直到女神下来，然后去吃饭。
3. IO多路复用
上面的IO操作都是用户亲自去做的。IO复用的话，我们不亲自进行询问，我们委托一个函数帮我们去等。也就是委托专业的IO监测函数来干，比我们干的活多。
IO复用流程如上：
- 当进程调用select时，就陷入阻塞；
- 内核就开始监视所有select负责的socket，当socket的数据准备好后就立即返回；
- 准备好了，read再次调用，将数据从内核拷贝到用户进程（这就是开始说的，需要进行数据准备，然后进行数据拷贝）
IO复用方式主要有三种：
A. select
int select(int maxfdp1,fd_set* readset, fd_set *writeset, fd_set* exceptset, const struct timeval * timeout);
首先看下select的函数原型，了解里面的参数：
maxfdp，待测试的描述符个数；
而后三个是读写和异常的描述字，都返回fd_set的指针。
fd_set是啥？我们来看一下linux给他的操作接口：
void FD_ZERO(fd_set *fdset);//清空集合
void FD_SET(int fd,fd_set *fdset);//将指定的描述符加入
void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset);//删除指定的描述符
void FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);//检查是否可以读写
最后一个timeout，内核等待指定的描述字中就绪的时间长度
最后就是返回值是int型：失败-1；超时0；成功>0.
调用过程
- fd_set从用户空间拷贝到内核空间
- 注册回调函数
- 调用对应的poll方法
- 返回一个就绪与否的掩码，给fdset赋值
- select遍历fd检查有无就绪掩码，没有就重新遍历，有则唤醒等待进程
- fd_set从内核空间拷贝到用户空间
可以看到，需要两次拷贝，耗时，且只能轮询fd，而且有描述符大小限制。
B.poll
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
第一个参数是个结构体：
struct pollfd {
int fd;/* 文件描述符 */
short events;/* 等待的事件 */
short revents;/* 实际发生了的事件 */
} ;
这个结构体指定了一个被监听的文件描述符，也可以传递多个结构体，让poll监视多个文件描述符。events是用户设置的事件掩码，revents是事件结果的掩码。events中的请求事件都可能在此返回。
第二个是描述符个数，第三个是时间。
一些合法的事件描述就不罗列了，主要有读写，区分了普通和优先。
返回值也同select一样。
和select差不多，区别在于描述符个数可以突破select的限制（链表）。
调用过程同select，但没有连接限制。
C.epoll
此函数需要三个接口，听着就复杂，但是越复杂越厉害：
int epoll_creat(int size);
int epoll_ctl(int epfd,int op,int fd,struct epoll_event *event);
int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event *event,int maxevents,int timeout);
我们挨个说：
1 epoll_creat
创建一个epoll句柄，size是要监听的数目大小，注意为最大监听+1。epoll句柄就会占用一个fd，所以之后要close掉，不然fd会耗尽。
2 epoll_ctl
这是事件注册函数，select是监听时告诉内核监听什么事件，这个是你要监听啥，先在我这注册。
epfd是第一个函数的返回值。
op是操作，有三个宏定义表示：EPOLL_CTL_ADD//注册新fd到epfd；EPOLL_CTL_MOD//修改已经注册的fd；EPOLL_CTL_DEL//从epfd删除一个fd。
第三个fd是要监听的fd
最后是一个结构体：
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
告诉内核监听什么事。具体events不罗列了。
3 epoll_wait
等待事件发生，maxevents是告诉内核事件有多大，自然不能大于creat里的size。
函数返回值是需要处理的事件数目，0表示超时。
这个不同的是有两个工作模式：
LT（水平触发模式，也是默认模式）：当wait函数检测到事件发生并通知到应用程序时，应用程序可以不立即处理该事件。下次调用wait函数时，会再次通知此事件。
ET（边沿触发模式）：当wait函数检测到事件发生并通知到应用程序，应用程序必须立即处理该事件。如果不处理，下次wait不会通知，也就是此事件会丢失。此模式减少了事件被重复触发的次数，效率比LT高。但必须使用非阻塞接口，因为是立即处理，所以如果阻塞立即处理该事时，其余文件描述符就会饿死。
调用过程
- 调用epoll_wait函数时，系统会创建一个epoll对象，并有对应的结构体与之对应。
- 当fd就绪，就会触发回调函数。
- 回调函数会将ready状态的fd放入readylist，用户进程被唤醒，wait函数继续执行
- events和maxevents两个参数描述一个由用户分配的struct epoll event数组，调用返回时，内核将readylist复制到这个数组中，并将实际复制的个数作为返回值。
优点：没有最大并发连接的限制，只有活跃fd才能回调。内存拷贝则是利用mmap()文件映射内存区的方式加速与内核空间的信息传递，二者共享一块内存。
异步IO
用户发起read操作后，就可以去干其他事。内核在接收异步read后，进行数据准备和数据拷贝到用户区，此时发出signal通知用户read完成。用的不多。
其实IO理解起来没有那么复杂，只是IO复用理解起来比较吃力点。所以还是以例子来进行描述。
select：我要请女神吃饭，所以要知道女神回来了没，所以我告诉楼管帮我看一下。楼管不认识女神，所以只能在有一个回来时就问一下，而且记性不好，只能记1024个。
poll：记性好，每个都会问，没有人数限制
epoll：先注册，在住的时候就认识了所有人，所以不用每个个问，能直接认出你女神。
总而言之，不需要你在那里等着了，你可以去干其他事，女神回来了楼管会通知你，你直接一起去吃饭就好了。
IO复用是处理多并发连接的升级办法，不用多线程来处理，当连接数目变多，线程也就变多，切换和维持开销都增大。IO复用只需要一个线程就可以完成。