select、poll、epoll各自的特性、区别和相同点

select的特性

select 是 Linux 系统提供的一种 I/O 多路复用机制，它可以同时监听多个文件描述符的 I/O 事件，从而在单线程模型下处理多个并发连接。其特点如下：

支持异步 I/O：select 可以同时监视多个文件描述符上的 I/O 事件，并在事件发生时通过系统调用通知用户程序，从而实现异步 I/O 操作。
可移植性好：select 的接口简单，直观易用，且具有较好的移植性，可以在不同的操作系统中使用。
适合于小规模连接：由于 select 内核使用了轮询的方式遍历文件描述符，并且每次调用 select 需要将文件描述符集合从用户空间拷贝到内核空间，因此 select 对于大规模连接的场景支持有限，适合小规模连接的处理。
受文件描述符数量限制：select 可以监听的文件描述符数量有限，通常不超过 1024。

总体来说，select 是一种通用、简便的 I/O 多路复用机制，适用于小规模连接和处理简单的并发场景，但对于大规模连接的场景，则会存在性能瓶颈。

poll的特性

poll 是 Linux 系统提供的一种 I/O 多路复用机制，与 select 类似，它可以同时监听多个文件描述符的 I/O 事件。相对于 select，poll 有以下特点：

没有文件描述符数量限制：poll 没有监听文件描述符数量的限制，若内存允许，可以监听大规模连接。
可移植性好：poll 的接口较为简单，容易理解和使用，而且支持在不同的操作系统中使用，具有良好的可移植性。
支持异步 I/O：poll 也支持异步 I/O，监视多个文件描述符的 I/O 事件，并在事件发生时通知用户程序，实现异步 I/O 操作。
拷贝文件描述符集合：与 select 类似，每次调用 poll 也需要将文件描述符集合从用户空间拷贝到内核空间，可能存在数据拷贝等各种性能问题。

总体来说，poll 是一种通用、简单的 I/O 多路复用机制，相对于 select，poll 可以更好地处理大规模连接，但由于在文件描述符集合中存在拷贝等问题，对于大量连接仍有一定的性能问题。

epoll的特性

Linux 中的 epoll 是一种高效的 I/O 多路复用机制，相比于传统的 select 和 poll，它具有以下几个特性：

支持大规模文件描述符：在支持 1024 个文件描述符的系统中，使用 select 或 poll 等函数，需要用户将要监听的文件描述符复制到内核中，这样，内核会消耗大量的开销来维护多个文件描述符这样的数组。而 epoll 则没有这种限制，支持 100 万个并发连接，即使对于大型 Web 服务器也保持着高效率。
更快的 I/O 进行队列：在内核空间中维护了一个红黑树和一个链表来记录所有的 epoll 对象、事件。并且采用了回调函数直接把满足条件的事件进行处理，避免了轮询或者遍历整个数据结构的过程，从而避免不必要的计算和拷贝开销，提高了效率。
较少的内核内存拷贝：epoll 底层支持零拷贝，只有在数据报已经就绪时，才将数据从内核缓冲区拷贝到用户空间，在应用程序中避免了多次的内核-用户态间的内存拷贝，提高了效率。
支持两种工作方式：边缘触发（Edge-Triggered，简称ET）和水平触发（Level-Triggered，简称LT），这意味着 epoll 既支持阻塞（Block）工作方式，也支持非阻塞（Non-Block）工作方式。
使用简单：只有三个 API 函数 - epollcreate、epollctl 和 epoll_wait，并且与 select 和 poll 类似，为开发人员提供了一致的使用方式和语法。

总体上讲，epoll 具备更高效、支持大规模文件描述符、较少的系统调用、零拷贝和简便使用等优点，成为了 Linux 下进程间消息传递机制中不可或缺的一种。

三者的区别和共同点

select、poll 和 epoll 是 Linux 系统中提供的三个 I/O 多路复用机制，它们都可以用来同时监听多个文件描述符上的 I/O 事件，从而避免了使用多线程或多进程的开销和复杂性。它们的区别和相同点如下：

相同点：

都是 Linux 系统提供的 I/O 多路复用机制，用于同时处理多个文件描述符上的 I/O 事件。
都是可移植的，可以在不同的操作系统上使用。
都是基于内核事件通知机制实现的，可以通过监听内核事件通知队列来处理文件描述符上的 I/O 事件。

不同点：

功能不同：select 可以监听的文件描述符数量有限，而且每次调用时需要通过参数传递很多信息；poll 可以监听的文件描述符数量稍微多一些，但是也需要通过参数传递文件描述符表；epoll 可以监听的文件描述符数量非常多，而且能够双向扫描，具有更高的效率。
内核实现不同：select 和 poll 的实现方式与内核版本有关，而且对于每个文件描述符，内核都需要检查一遍所有的监听者（即调用 select() 或 poll() 的进程）；而 epoll 利用了 Linux 2.6 内核引入的 epoll 事件通知机制，能够避免内核遍历监听者列表的问题，具有更高的效率。
数据拷贝不同：select 和 poll 都需要将监听的文件描述符集合从用户空间拷贝到内核空间，每个事件需要系统调用一次，效率较低；而 epoll 利用了内核 epoll 的事件通知机制，能够避免这个问题，不需要每次都进行数据拷贝。
接口不同：select() 和 poll() 的接口相对简单，只需要通过一些标志位来设置需要监听的 I/O 事件类型和一些特定的参数；而 epoll 的接口更加复杂，需要调用多个不同的函数来完成实例的创建、文件描述符的添加和监听，以及返回已发生事件的文件描述符等操作。

总体来说，select、poll 和 epoll 在实现原理和效率上存在明显的差异。select 和 poll 的缺点在于文件描述符数量有限、效率较低，而 epoll 的优势在于能够监听大量的文件描述符并具有更高的效率。因此，在需要同时处理大量连接的场景下，epoll 比 select 和 poll 更为适用。