《TCP IP网络编程》第十七章
第 17 章 优于 select 的 epoll
17.1 epoll 理解及应用
select 复用方法由来已久，因此，利用该技术后，无论如何优化程序性能也无法同时介入上百个客户端。这种 select 方式并不适合以 web 服务器端开发为主流的现代开发环境，所以需要学习 Linux 环境下的 epoll。
基于 select 的 I/O 复用技术速度慢的原因：
第 12 章实现了基于 select 的 I/O 复用技术服务端，其中有不合理的设计如下：
- 调用 select 函数后常见的针对所有文件描述符的循环语句。
- 每次调用 select 函数时都需要向该函数传递监视对象信息。
调用 select 函数后，并不是把发生变化的文件描述符单独集中在一起，而是通过作为监视对象的 fd_set 变量的变化，找出发生变化的文件描述符。因此无法避免针对所有监视对象的循环语句。而且，作为监视对象的 fd_set 会发生变化，所以调用 select 函数前应该复制并保存原有信息，并在每次调用 select 函数时传递新的监视对象信息。
select 性能上最大的弱点是：每次传递监视对象信息。准确的说，select 是监视套接字变化的函数。而套接字是操作系统管理的，所以 select 函数要借助操作系统才能完成功能。select 函数的这一缺点可以通过如下方式弥补：
仅向操作系统传递一次监视对象，监视范围或内容发生变化时只通知发生变化的事项。
这样就无需每次调用 select 函数时都向操作系统传递监视对象信息，但是前提操作系统支持这种处理方式。Linux 的支持方式是 epoll ，Windows 的支持方式是 IOCP。
select 也有优点：
select 的兼容性比较高，这样就可以支持很多的操作系统，不受平台的限制，满足以下两个条件使可以使用 select 函数：
- 服务器接入者少
- 程序应该具有兼容性
实现 epoll 时必要的函数和结构体：
能够克服 select 函数缺点的 epoll 函数具有以下优点，这些优点正好与之前的 select 函数缺点相反。
- 无需编写以监视状态变化为目的的针对所有文件描述符的循环语句
- 调用对应于 select 函数的 epoll_wait 函数时无需每次传递监视对象信息。
下面是 epoll 函数的功能：
- epoll_create：创建保存 epoll 文件描述符的空间
- epoll_ctl：向空间注册并注销文件描述符
- epoll_wait：与 select 函数类似，等待文件描述符发生变化
select 函数中为了保存监视对象的文件描述符，直接声明了 fd_set 变量，但 epoll 方式下的操作系统负责保存监视对象文件描述符，因此需要向操作系统请求创建保存文件描述符的空间，此时用的函数就是 epoll_create 。
此外，为了添加和删除监视对象文件描述符，select 方式中需要 FD_SET、FD_CLR 函数。但在 epoll 方式中，通过 epoll_ctl 函数请求操作系统完成。
最后，select 方式下调用 select 函数等待文件描述符的变化，而 epoll方式则调用 epoll_wait 函数。
select 方式中通过 fd_set 变量查看监视对象的状态变化，而 epoll 方式通过如下结构体 epoll_event 将发生变化的文件描述符单独集中在一起。下面为其结构体：
struct epoll_event
{
__uint32_t events;
epoll_data_t data;
};
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;
声明足够大的 epoll_event 结构体数组候，传递给 epoll_wait 函数时，发生变化的文件描述符信息将被填入数组。因此，无需像 select 函数那样针对所有文件描述符进行循环。
epoll_create：
下面是 epoll_create 函数的原型：
#include
int epoll_create(int size);
/*
成功时返回 epoll 的文件描述符，失败时返回 -1
size：epoll 实例的大小
*/ 调用 epoll_create 函数时创建的文件描述符保存空间称为「epoll 例程」，但有些情况下名称不同，需要稍加注意。通过参数 size 传递的值决定 epoll 例程的大小，但该值只是向操作系统提出的建议。换言之，size 并不用来决定 epoll 的大小，而仅供操作系统参考。
（Linux 2.6.8 之后的内核将完全忽略传入 epoll_create 函数的 size 函数，因此内核会根据情况调整 epoll 例程大小。）
epoll_create 函数创建的资源与套接字相同，也由操作系统管理。因此，该函数和创建套接字的情况相同，也会返回文件描述符，也就是说返回的文件描述符主要用于区分 epoll 例程。需要终止时，与其他文件描述符相同，也要调用 close 函数。
epoll_ctl：
生成例程后，应在其内部注册监视对象文件描述符，此时使用 epoll_ctl 函数。
#include
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
/*
成功时返回 0 ，失败时返回 -1
epfd：用于注册监视对象的 epoll 例程的文件描述符
op：用于指定监视对象的添加、删除或更改等操作
fd：需要注册的监视对象文件描述符
event：监视对象的事件类型
*/ 与其他 epoll 函数相比，该函数看起来有些复杂，但通过调用语句就很容易理解，假设按照如下形式调用 epoll_ctl 函数：
epoll_ctl(A,EPOLL_CTL_ADD,B,C);第二个参数 EPOLL_CTL_ADD 意味着「添加」，上述语句有如下意义：
epoll 例程 A 中注册文件描述符 B ，主要目的是为了监视参数 C 中的事件。
再介绍一个调用语句：
epoll_ctl(A,EPOLL_CTL_DEL,B,NULL);上述语句中第二个参数意味着「删除」，有以下含义：
从 epoll 例程 A 中删除文件描述符 B。
从上述示例中可以看出，从监视对象中删除时，不需要监视类型，因此向第四个参数可以传递为 NULL。
下面是第二个参数的类型及其含义：
- EPOLL_CTL_ADD：将文件描述符注册到 epoll 例程
- EPOLL_CTL_DEL：从 epoll 例程中删除文件描述符
- EPOLL_CTL_MOD：更改注册的文件描述符的关注事件发生情况
epoll_event 结构体用于保存事件的文件描述符结合。但也可以在 epoll 例程中注册文件描述符时，用于注册关注的事件。该函数中 epoll_event 结构体的定义并不显眼，因此通过调用语句说明该结构体在 epoll_ctl 函数中的应用。
struct epoll_event event;
...
event.events=EPOLLIN;//发生需要读取数据的情况时
event.data.fd=sockfd;
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,sockfd,&event);
...上述代码将sockfd 注册到 epoll 例程 epfd 中，并在需要读取数据的情况下产生相应事件。接下来给出 epoll_event 的成员 events 中可以保存的常量及所指的事件类型。
- EPOLLIN：需要读取数据的情况
- EPOLLOUT：输出缓冲为空，可以立即发送数据的情况
- EPOLLPRI：收到 OOB 数据的情况
- EPOLLRDHUP：断开连接或半关闭的情况，这在边缘触发方式下非常有用
- EPOLLERR：发生错误的情况
- EPOLLET：以边缘触发的方式得到事件通知
- EPOLLONESHOT：发生一次事件后，相应文件描述符不再收到事件通知。因此需要向 epoll_ctl 函数的第二个参数传递 EPOLL_CTL_MOD ，再次设置事件。
可通过位或运算同时传递多个上述参数。
epoll_wait：
下面是函数原型：
#include
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
/*
成功时返回发生事件的文件描述符个数，失败时返回 -1
epfd : 表示事件发生监视范围的 epoll 例程的文件描述符
events : 保存发生事件的文件描述符集合的结构体地址值
maxevents : 第二个参数中可以保存的最大事件数
timeout : 以 1/1000 秒为单位的等待时间，传递 -1 时，一直等待直到发生事件
*/ 该函数调用方式如下。需要注意的是，第二个参数所指缓冲需要动态分配。
int event_cnt;
struct epoll_event *ep_events;
...
ep_events=malloc(sizeof(struct epoll_event)*EPOLL_SIZE);//EPOLL_SIZE是宏常量
...
event_cnt=epoll_wait(epfd,ep_events,EPOLL_SIZE,-1);
...调用函数后，返回发生事件的文件描述符个数，同时在第二个参数指向的缓冲中保存发生事件的文件描述符集合。因此，无需像 select 一样插入针对所有文件描述符的循环。
基于 epoll 的回声服务器端：
下面是带详细注释的回声服务器端的代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUF_SIZE 100
#define EPOLL_SIZE 50
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int serv_sock, clnt_sock;
struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
socklen_t adr_sz;
int str_len, i;
char buf[BUF_SIZE];
struct epoll_event *ep_events;
struct epoll_event event;
int epfd, event_cnt;
if (argc != 2)
{
printf("Usage : %s \n", argv[0]);
exit(1);
}
// 创建服务器套接字
serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
serv_adr.sin_family = AF_INET;
serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
// 绑定套接字到指定地址和端口
if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
error_handling("bind() error");
// 监听套接字
if (listen(serv_sock, 5) == -1)
error_handling("listen() error");
// 创建 epoll 实例
epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE); //可以忽略这个参数，填入的参数为操作系统参考
ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event) * EPOLL_SIZE);
// 将服务器套接字加入 epoll 监听
event.events = EPOLLIN; //需要读取数据的情况
event.data.fd = serv_sock;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event); //例程epfd 中添加文件描述符 serv_sock，目的是监听 enevt 中的事件
while (1)
{
event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1); //获取改变了的文件描述符，返回数量
if (event_cnt == -1)
{
puts("epoll_wait() error");
break;
}
for (i = 0; i < event_cnt; i++)
{
// 如果是服务器套接字的事件
if (ep_events[i].data.fd == serv_sock) //客户端请求连接时
{
adr_sz = sizeof(clnt_adr);
// 接受客户端连接
clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &adr_sz);
event.events = EPOLLIN;
event.data.fd = clnt_sock; //把客户端套接字添加进去
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
printf("connected client : %d \n", clnt_sock);
}
else //是客户端套接字时
{
str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE);
if (str_len == 0)
{
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL); //从epoll中删除套接字
close(ep_events[i].data.fd);
printf("closed client : %d \n", ep_events[i].data.fd);
}
else // 读取数据并回传给客户端
{
write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len);
}
}
}
}
// 关闭套接字和 epoll 实例
close(serv_sock);
close(epfd);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
} 实验略。运行结果和以前 select 实现的和 fork 实现的结果一样，都可以支持多客户端同时运行。但是运用 epoll 效率高于 select。
下面总结一下epoll的流程：
创建套接字：首先，创建一个套接字（一般是服务器套接字），用于监听连接请求或数据传输。
创建 epoll 实例：通过调用
epoll_create()函数创建一个 epoll 实例，用于管理文件描述符的事件。注册事件：将要监听的套接字（文件描述符）注册到 epoll 实例中，通过调用
epoll_ctl()函数，并设置感兴趣的事件类型（如读事件、写事件等）以及相关的数据（如文件描述符本身）。进入事件循环：进入一个循环，在循环中调用
epoll_wait()函数来等待事件的发生。epoll_wait()会阻塞程序直到有事件发生或超时。处理事件：一旦有事件发生，
epoll_wait()函数会返回发生事件的文件描述符集合。在事件循环内，遍历这些事件，根据文件描述符的类型进行不同的处理：
- 如果是服务器套接字上的事件，表示有新的连接请求，使用
accept()函数接受连接，然后将新的客户端套接字注册到 epoll 实例中。- 如果是客户端套接字上的事件，表示有数据传输事件发生，可以使用
read()函数读取数据，并根据需要进行处理，然后使用write()函数回传数据。移除事件：如果需要，可以在事件处理后将文件描述符从 epoll 实例中移除，通过调用
epoll_ctl()函数，通常是在客户端关闭连接时执行。关闭套接字和 epoll 实例：在程序结束时，确保关闭所有的套接字和释放分配的内存，包括关闭 epoll 实例。
select 和 epoll 的区别：
- 每次调用 select 函数都会向操作系统传递监视对象信息，浪费大量时间。
- epoll 仅向操作系统传递一次监视对象，监视范围或内容发生变化时只通知发生变化的事项。
17.2 条件触发和边缘触发
学习 epoll 时要了解条件触发（Level Trigger）和边缘触发（Edge Trigger）。
条件触发和边缘触发的区别在于发生事件的时间点：
- 条件触发的特性：条件触发方式中，只要输入缓冲有数据就会一直通知该事件
例如，服务器端输入缓冲收到 50 字节数据时，服务器端操作系统将通知该事件（注册到发生变化的文件描述符）。但是服务器端读取 20 字节后还剩下 30 字节的情况下，仍会注册事件。也就是说，条件触发方式中，只要输入缓冲中还剩有数据，就将以事件方式再次注册。
- 边缘触发特性：边缘触发中输入缓冲收到数据时仅注册 1 次该事件。即使输入缓冲中还留有数据，也不会再进行注册。
掌握条件触发的事件特性：
epoll 默认以条件触发的方式工作，因此可以通过示例验证条件触发的特性。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUF_SIZE 2
#define EPOLL_SIZE 50
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int serv_sock, clnt_sock;
struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
socklen_t adr_sz;
int str_len, i;
char buf[BUF_SIZE];
struct epoll_event *ep_events;
struct epoll_event event;
int epfd, event_cnt;
if (argc != 2)
{
printf("Usage : %s \n", argv[0]);
exit(1);
}
serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
serv_adr.sin_family = AF_INET;
serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
error_handling("bind() error");
if (listen(serv_sock, 5) == -1)
error_handling("listen() error");
epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE); //可以忽略这个参数，填入的参数为操作系统参考
ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event) * EPOLL_SIZE);
event.events = EPOLLIN; //需要读取数据的情况
event.data.fd = serv_sock;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event); //例程epfd 中添加文件描述符 serv_sock，目的是监听 enevt 中的事件
while (1)
{
event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1); //获取改变了的文件描述符，返回数量
if (event_cnt == -1)
{
puts("epoll_wait() error");
break;
}
puts("return epoll_wait");
for (i = 0; i < event_cnt; i++)
{
if (ep_events[i].data.fd == serv_sock) //客户端请求连接时
{
adr_sz = sizeof(clnt_adr);
clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &adr_sz);
event.events = EPOLLIN;
event.data.fd = clnt_sock; //把客户端套接字添加进去
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
printf("connected client : %d \n", clnt_sock);
}
else //是客户端套接字时
{
str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE);
if (str_len == 0)
{
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL); //从epoll中删除套接字
close(ep_events[i].data.fd);
printf("closed client : %d \n", ep_events[i].data.fd);
}
else
{
write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len);
}
}
}
}
close(serv_sock);
close(epfd);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
} 上面的代码把调用 read 函数时使用的缓冲大小缩小到了 4 个字节，插入了验证 epoll_wait 调用次数的验证函数。减少缓冲大小是为了阻止服务器端一次性读取接收的数据。换言之，调用 read 函数后，输入缓冲中仍有数据要读取，而且会因此注册新的事件并从 epoll_wait 函数返回时将循环输出「return epoll_wait」字符串。
运行结果：
从结果可以看出，每当收到客户端数据时，都会注册该事件，并因此调用 epoll_wait 函数。
下面的代码是修改后的边缘触发方式的代码，仅仅是把上面的某一行代码改为：
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;运行结果：
从上面的例子看出，接收到客户端的消息时，只输出一次「return epoll_wait」字符串，这证明仅注册了一次事件。
select 模型是以条件触发的方式工作的。
边缘触发的服务器端必知的两点：
- 通过 errno 变量验证错误原因
- 为了完成非阻塞（Non-blocking）I/O ，更改了套接字特性。
Linux 套接字相关函数一般通过 -1 通知发生了错误。虽然知道发生了错误，但仅凭这些内容无法得知产生错误的原因。因此，为了在发生错误的时候提额外的信息，Linux 声明了如下全局变量：
int errno; 为了访问该变量，需要引入 error.h 头文件，因此此头文件有上述变量的 extern 声明。另外，每种函数发生错误时，保存在 errno 变量中的值都不同。
read 函数发现输入缓冲中没有数据可读时返回 -1，同时在 errno 中保存 EAGAIN 常量。
下面是 Linux 中提供的改变和更改文件属性的办法：
#include
int fcntl(int fields, int cmd, ...);
/*
成功时返回 cmd 参数相关值，失败时返回 -1
filedes : 属性更改目标的文件描述符
cmd : 表示函数调用目的
*/ 从上述声明可以看出 fcntl 有可变参数的形式。如果向第二个参数传递 F_GETFL ，可以获得第一个参数所指的文件描述符属性（int 型）。反之，如果传递 F_SETFL ，可以更改文件描述符属性。若希望将文件（套接字）改为非阻塞模式，需要如下 2 条语句。
int flag = fcntl(fd,F_GETFL,0);
fcntl(fd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);通过第一条语句，获取之前设置的属性信息，通过第二条语句在此基础上添加非阻塞 O_NONBLOCK 标志。调用 read/write 函数时，无论是否存在数据，都会形成非阻塞文件（套接字）。fcntl 函数的适用范围很广。
实现边缘触发回声服务器端：
通过 errno 确认错误的原因是：边缘触发方式中，接收数据仅注册一次该事件。
因为这种特点，一旦发生输入相关事件时，就应该读取输入缓冲中的全部数据。因此需要验证输入缓冲是否为空。
read 函数返回 -1，变量 errno 中的值变成 EAGAIN 时，说明没有数据可读。
既然如此，为什么要将套接字变成非阻塞模式？边缘触发条件下，以阻塞方式工作的 read & write 函数有可能引起服务端的长时间停顿。因此，边缘触发方式中一定要采用非阻塞 read & write 函数。
下面是以边缘触发方式工作的回声服务端代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUF_SIZE 4 //缓冲区设置为 4 字节
#define EPOLL_SIZE 50
void setnonblockingmode(int fd);
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int serv_sock, clnt_sock;
struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
socklen_t adr_sz;
int str_len, i;
char buf[BUF_SIZE];
struct epoll_event *ep_events;
struct epoll_event event;
int epfd, event_cnt;
if (argc != 2)
{
printf("Usage : %s \n", argv[0]);
exit(1);
}
serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
serv_adr.sin_family = AF_INET;
serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
error_handling("bind() error");
if (listen(serv_sock, 5) == -1)
error_handling("listen() error");
epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE); //可以忽略这个参数，填入的参数为操作系统参考
ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event) * EPOLL_SIZE);
setnonblockingmode(serv_sock);
event.events = EPOLLIN; //需要读取数据的情况
event.data.fd = serv_sock;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event); //例程epfd 中添加文件描述符 serv_sock，目的是监听 enevt 中的事件
while (1)
{
event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1); //获取改变了的文件描述符，返回数量
if (event_cnt == -1)
{
puts("epoll_wait() error");
break;
}
puts("return epoll_wait");
for (i = 0; i < event_cnt; i++)
{
if (ep_events[i].data.fd == serv_sock) //客户端请求连接时
{
adr_sz = sizeof(clnt_adr);
clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &adr_sz);
setnonblockingmode(clnt_sock); //将 accept 创建的套接字改为非阻塞模式
event.events = EPOLLIN | EPOLLET; //改成边缘触发
event.data.fd = clnt_sock; //把客户端套接字添加进去
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
printf("connected client : %d \n", clnt_sock);
}
else //是客户端套接字时
{
while (1)
{
str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE);
if (str_len == 0)
{
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL); //从epoll中删除套接字
close(ep_events[i].data.fd);
printf("closed client : %d \n", ep_events[i].data.fd);
break;
}
else if (str_len < 0)
{
if (errno == EAGAIN) //read 返回-1 且 errno 值为 EAGAIN ，意味读取了输入缓冲的全部数据
break;
}
else
{
write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len);
}
}
}
}
}
close(serv_sock);
close(epfd);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
void setnonblockingmode(int fd)
{
int flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
fcntl(fd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);
} 运行结果：
从上述结果可以看出：客户端从请求连接到断开连接一共发送5次数据，服务器端也相应产生5个事件。
条件触发和边缘触发孰优孰劣：
边缘触发方式可以做到：分离接收数据和处理数据的时间点。如图：
运行流程如下：
- 服务器端分别从 A B C 接收数据
- 服务器端按照 A B C 的顺序重新组合接收到的数据
- 组合的数据将发送给任意主机。
为了完成这个过程，如果可以按照如下流程运行，服务端的实现并不难：
- 客户端按照 A B C 的顺序连接服务器，并且按照次序向服务器发送数据
- 需要接收数据的客户端应在客户端 A B C 之前连接到服务器端并等待
但是实际情况中可能是下面这样：
- 客户端 C 和 B 正在向服务器发送数据，但是 A 并没有连接到服务器
- 客户端 A B C 乱序发送数据
- 服务端已经接收到数据，但是要接收数据的目标客户端并没有连接到服务器端。
因此，即使输入缓冲收到数据，服务器端也能决定读取和处理这些数据的时间点，这样就给服务器端的实现带来很大灵活性。
习题：
1、利用 select 函数实现服务器端时，代码层面存在的两个缺点是？
使用 select 需要编写复杂的逻辑来处理不同的文件描述符状态，包括读、写、异常等情况。随着连接数量增加，代码的可读性和维护难度也会增加，容易引入逻辑错误。
select 是一种阻塞式的调用，会轮询监听多个文件描述符，但在大量连接的情况下，轮询耗费大量 CPU 时间。此外，select 的时间复杂度是 O(n)，其中 n 是文件描述符的数量，这意味着随着连接数增加，性能可能下降。
当连接数非常大时，select 可能无法很好地扩展，因为它在一个单线程内处理所有连接，限制了并发处理能力。对于大规模连接的情况，更适合采用基于事件驱动的库或框架，如 epoll（Linux 下的高性能 I/O 多路复用机制）。
2、无论是 select 方式还是 epoll 方式，都需要将监视对象文件描述符信息通过函数调用传递给操作系统。请解释传递该信息的原因。
文件描述符是由操作系统管理的，所以必须要借助操作系统才能完成。
3、select 方式和 epoll 方式的最大差异在于监视对象文件描述符传递给操作系统的方式。请说明具体差异，并解释为何存在这种差异。
select 函数每次调用都要传递所有的监视对象信息，而 epoll 函数仅向操作系统传递 1 次监视对象，监视范围或内容发生变化时只通知发生变化的事项。select 采用这种方法是为了保持兼容性。
4、虽然 epoll 是 select 的改进方案，但 select 也有自己的优点。在何种情况下使用 select 更加合理。
①服务器端接入者少②程序应具有兼容性。
5、epoll 是以条件触发和边缘触发方式工作。二者有何差别？从输入缓冲的角度说明这两种方式通知事件的时间点差异。
在条件触发中，只要输入缓冲有数据，就会一直通知该事件。边缘触发中输入缓冲收到数据时仅注册 1 次该事件，即使输入缓冲中还留有数据，也不会再进行注册。
6、采用边缘触发时可以分离数据的接收和处理时间点。请说明其优点和原因。
分离接收数据和处理数据的时间点，给服务端的实现带来很大灵活性。