【Linux】IO多路复用——select，poll，epoll的概念和使用，三种模型的特点和优缺点，epoll的工作模式

IO多路复用是指通过一种机制，程序可以同时监视多个文件描述符，一旦某个文件描述符就绪（一般是读或写就绪），就能进行相应的读写操作。在Linux中，IO多路复用通常使用select, poll, 和 epoll系统调用实现。

1. select：select系统调用允许进程指定一个或多个等待的文件描述符集合，然后阻塞直到其中一个或多个文件描述符变为就绪。select的缺点是每次调用都需要重新设置文件描述符集合，并且文件描述符数量有限制。
2. poll：poll系统调用类似于select，但没有描述符的限制。
3. epoll：epoll是Linux下的一种高性能IO多路复用机制，相对于select和poll，epoll使用了更加高效的事件通知机制，能够同时支持水平触发和边缘触发，并且没有文件描述符限制。

三者的特点和优缺点如下：

• select：

  优点：基本上在所有现代Unix/Linux系统中都有实现。

  缺点：文件描述符集合需要在每次调用前重新设置，并且最大文件描述符数有限制。

• poll：

  优点：没有文件描述符数量的限制。

  缺点：性能不如epoll。

• epoll：

  优点：高效的事件通知机制，支持水平触发和边缘触发，没有文件描述符数量限制。

  缺点：只在Linux 2.6及更高版本的内核中可用。

代码示例：

// 使用select
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int retval;
 
// 初始化文件描述符集合
FD_ZERO(&rfds);
FD_SET(0, &rfds); // 监视标准输入
 
// 设置超时时间
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 0;
 
// 调用select
retval = select(1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
 
if (retval > 0) {
    // 标准输入可读
    if (FD_ISSET(0, &rfds)) {
        // 读取数据
    }
}
 
// 使用epoll
#include <sys/epoll.h>
 
int epfd;
struct epoll_event event;
epfd = epoll_create(10); // 创建epoll实例
 
event.data.fd = STDIN_FILENO; // 添加要监视的文件描述符
event.events = EPOLLIN; // 设置监视的事件类型
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &event);
 
// 等待事件
struct epoll_event events[10]; // 事件缓冲区
int nfds = epoll_wait(epfd, events, 10, 1000); // 等待1000毫秒
 
for (int n = 0; n < nfds; ++n) {
    if (events[n].data.fd == STDIN_FILENO) {
        // 标准输入可读
        // 读取数据
    }
}

在实际应用中，epoll是性能最优的选择，尤其是在处理大量并发连接时。而select和poll主要在向后兼容或者在不支持epoll的旧