linux中的epoll

一、linux对网络通信的实现

1、linux网络IO模型

        同步和异步：关注点在于调用方是否主动获取结果

                同步：调用方需要主动等待结果返回；

                异步：不需要主动等待结果返回，通过其它手段获取结果，如回调函数；

        阻塞和非阻塞：关注点是等待结果返回调用方的状态；

                阻塞：是指结果返回前，当前线程呗挂起，不做任何事；

                非阻塞：指结果返回前，线程可以做其它事情；

（*好好品味上述描述）

组合态的类型：

        同步阻塞：最常见模型，去买东西，东西卖完了，你在店里一直等待，不做任何事情（干等），等到有货位置;效率很低；

        同步非阻塞：同步非阻塞可以抽象为轮训模式，去买东西，东西卖完了，不需要傻傻的等着，你可以去买奶茶，但这期间你需要时不时的去问老板东西到货了吗；

        异步阻塞：这个不常用，类似于你去买东西，东西卖完了，你把手机号留给老板，然后傻傻的什么也不做，等着老板告诉你有货了；

        异步非阻塞：好比你去买东西，东西没了，你把手机号告诉老板，衣服到了联系你，这期间你可以去做任何事情；

2、linux下的五种I/O模型

        a、阻塞I/O

        b、非阻塞I/O

        c、I/O复用（select、poll和epoll）

        d、信号驱动I/O

        d、异步I/O

        总的来说，阻塞 IO 就是 JDK 里的 BIO 编程，IO 复用就是 JDK 里的 NIO 编程，Linux 下异
步 IO 的实现建立在 epoll 之上，是个伪异步实现，而且相比 IO 复用，没有体现出性能优势，使用不广。非阻塞 IO 使用轮询模式，会不断检测是否有数据到达，大量的占用 CPU 的时间，是绝不被推荐的模型。信号驱动 IO 需要在网络通信时额外安装信号处理函数，使用也不广泛。

阻塞I/O模型

I/O复用模型

        比较上面两张图，IO 复用需要使用两个系统调用(select 和 recvfrom)，而 blocking IO 只
调用了一个系统调用(recvfrom)。但是，用 select 的优势在于它可以同时处理多个 connection。
所以，如果处理的连接数不是很高的话，使用 select/epoll 的 web server 不一定比使用
multi-threading + blocking IO 的 web server 性能更好，可能延迟还更大。select/epoll 的优势
并不是对于单个连接能处理得更快，而是在于能处理更多的连接。

二、Linux下的IO多路复用

        select、poll、epoll是Io多路复用机制，IO多路复用机制是一个进程可以监视多个描述符，一单某个描述符就绪（读或写就绪），能够通知响应程序进行响应的读写操作；但select、pollepoll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，并等待读写完成；

1、文件描述符Fd

        在linux上，可将一切都看做是文件，包括普通文件、目录文件、字符设备文件、快设备文件、套接字等；所有的一起都抽象成文件，提供统一接口，方便程序调用；

如程序需要打开或者新建一个文件时，内核会返回一个文件描述符用于打开或者新建文件，本质是一个肺腑整数，实际是一个索引值，指向内核为每个进程所维护的该进程打开文件的记录表；

2、I/O多路复用机制

        select：函数监视的文件描述符分为三类，writefds、readfds和exceptfds。调用后select函数会阻塞，直到描述符就绪，或者超时返回空；当select函数返回后可以通过遍历fdset，来找到就绪的描述符；

int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval
*timeout);

        select 目前几乎在所有的平台上支持，其良好跨平台支持也是它的一个优点。select 的一 个缺点在于单个进程能够监视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甚至重新编译内核的方式提升这一限制，但是这样也会造成效率的降低。

提高效率的关键点在于将fd文件给内核处理；

缺点：1 bitmap只有1024大小，变大影响效率

           2 存储fd的set不可重复利用

           3 内存copy有较大的开销

           4 内核判断是否有数据后，select又判断了一次

        poll：不同与 select 使用三个位图来表示三个 fdset 的方式，poll 使用一个 pollfd 的指针实现。pollfd 结构包含了要监视的 event 和发生的 event，不再使用 select“参数-值”传递的方
式。同时，pollfd 并没有最大数量限制（但是数量过大后性能也是会下降）。 和 select 函数
一样，poll 返回后，需要轮询 pollfd 来获取就绪的描述符。

int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeou

poll与select最大的区别在于采用pollfd存储fd文件，消除了bitmap不可重复利用的问题，并且数组存储大小不会局限于1024；

        epoll：不同与 select 使用三个位图来表示三个 fdset 的方式，poll 使用一个 pollfd 的指针现。pollfd 结构包含了要监视的 event 和发生的 event，不再使用 select“参数-值”传递的方式。同时，pollfd 并没有最大数量限制（但是数量过大后性能也是会下降）。 和 select 函数一样，poll 返回后，需要轮询 pollfd 来获取就绪的描述符。

int epoll_create(int size)；
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

epoll解决了select的几个问题：

           1 bitmap只有1024大小，变大影响效率

           2 存储fd的set不可重复利用

           3 内存copy有较大的开销

           4 内核判断是否有数据后，select又判断了一次

（未完持续更新中。。。。）