IO多路复用到底是什么？用生动的例子带你看懂

我发现很多人在面试的时候，都会被问道关于什么select、poll、epoll的问题，但是多路复用IO这一块的知识，大家普遍学得似懂非懂，很多同学甚至不知道这些是多路复用IO里面的知识，而网上写的内容由太过于晦涩难懂，在这里，我用最简单的语言带大家了解一下IO多路复用到底是什么。

一、什么是IO操作

我们都知道在Unix环境下，一切皆文件，而文件就是一串二进制流。在信息 交换的过程中，我们都是对这些流进行数据的收发操作，简称为I/O操作(input and output)，往流中读出数据，系统调用read，写入数据，系统调用write。

二、文件描述符

可是在实际操作过程中，计算机里面有那么多流，我们怎么知道该造作的是哪个流呢？于是我们就要依赖文件描述符；
文件描述符就是一个整数，这就有点像我们刚出生的时候，会有一个身份证编号，通过这个编号，我们能够确定一个具体的人；那么同理，我们在Unix系统下，如果打开一个文件，会得到一个文件描述符，以后我们通过这个文件描述符就可以找到这个需要操作的文件，进行操作；

三、什么叫做阻塞

假如你今天在家里做饭，你决定我一定要先烧鱼，可是去买鱼的人就是没有回来，于是你后面的事情都不干了，卡在那里等鱼，这就是阻塞；
你在Unix系统中，如果一定要等一条信息，那条信息不来，你就什么都不干，停在那里了，这就是阻塞；

四、I/O输入输出步骤

输入操作一般包含两个步骤：
1、等待数据准备好（waiting for data to be ready）。对于一个套接口上的操作，这一步骤关系到数据从网络到达，并将其复制到内核的某个缓冲区。
2、将数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区（copying the data from the kernel to the process）。

这就像是刚才举的例子，你一定要等到你想要的菜到了，菜干活，于是就有可能堵在那里，于是效率就变得很低；

五、三种I/O模型

1、阻塞I/O模型

最广泛的模型是阻塞I/O模型，默认情况下，所有套接口都是阻塞的。 进程调用recvfrom系统调用，整个过程是阻塞的，直到数据复制到进程缓冲区时才返回（当然，系统调用被中断也会返回）。

（看不懂就看这里）
这就是刚才提到的，如果你买不到鱼，就等在那里，其他的菜也不烧了，于是你做饭的效率就显得非常得低下。

2、非阻塞I/O模型

当我们把一个套接口设置为非阻塞时，就是在告诉内核，当请求的I/O操作无法完成时，不要将进程睡眠，而是返回一个错误。当数据没有准备好时，内核立即返回EWOULDBLOCK错误，第四次调用系统调用时，数据已经存在，这时将数据复制到进程缓冲区中。这其中有一个操作时轮询（polling）。

（看不懂就看这里）
你如果发现买鱼的人没回来，你就知道买鱼这件事情出了问题，于是看看后面的事情，能干啥就干点啥。然后每过一点时间就回过头来看一下，鱼买回来没有，如果买回来了就做鱼，而这个时间剑客就是轮询时间。

3、I/O复用模型

此模型用到select和poll函数，这两个函数也会使进程阻塞，select先阻塞，有活动套接字才返回，但是和阻塞I/O不同的是，这两个函数可以同时阻塞多个I/O操作，而且可以同时对多个读操作，多个写操作的I/O函数进行检测，直到有数据可读或可写（就是监听多个socket）。select被调用后，进程会被阻塞，内核监视所有select负责的socket，当有任何一个socket的数据准备好了，select就会返回套接字可读，我们就可以调用recvfrom处理数据。正因为阻塞I/O只能阻塞一个I/O操作，而I/O复用模型能够阻塞多个I/O操作，所以才叫做多路复用。

（看不懂就看这里）
你水平比较高，一次性观察着所有的菜，如果哪一个菜到了，你就先去烧那个菜；
如果所有菜都没到，你也会卡在那里啥都不干；
这样烧菜的效率就会比较高；