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什么是 IO 多路复用
在 Linux 中：
- IO 就是对文件的读写操作
- 多路是指同时读写多个文件
- 复用是指使用一个程序处理多个文件的同时读写
问题来了，为什么需要多路复用，为了快，要给每一个 fd 通道最快的感受，要让每一个 fd 觉得，你只在给他一个人跑腿。
为了更快的处理多路 IO，大体有两种方案：
- 一种方案是：一个 IO 请求（比如 write ）对应一个线程来处理，但是线程数多了，性能反倒会差。
- 另外一种方案是： IO 多路复用
接下来，我们就来看看 IO 多路复用：
我不用任何其他系统调用，能否实现 IO 多路复用？
可以的，写个 for 循环，每次都尝试 IO 一下，读/写到了就处理，读/写不到就 sleep 下。
while(true)
{
foreach fd数组
{
read/write(fd, /* 参数 */)
}
sleep(1s)
}
默认情况下，我们没有加任何参数 create 出的 fd 是阻塞类型的。我们读数据的时候，如果数据还没准备好，是会需要等待的，当我们写数据的时候，如果还没准备好，默认也会卡住等待。所以，在上面伪代码中的 read/write 是可能被直接卡死，而导致整个线程都得到不到运行。只需要把 fd 都设置成非阻塞模式。这样 read/write 的时候，如果数据没准备好，返回 EAGIN 的错误即可，不会卡住线程，从而整个系统就运转起来了。
这个实现只是为了帮助我们理解 IO 多路复用，实际上，上面的实现在性能上有很大的缺陷。for 循环每次要定期 sleep 1s，这个会导致吞吐能力极差，因为很可能在刚好要 sleep 的时候，所有的 fd 都准备好 IO 数据，而这个时候却要硬生生的等待 1s。
IO 多路复用就是 1 个线程处理 多个 fd 的模式。我们的要求是：这个 “1” 就要尽可能的快，避免一切无效工作，要把所有的时间都用在处理句柄的 IO 上，不能有任何空转，sleep 的时间浪费。
为了实现上诉的功能，内核提供了 3 种系统调用 select，poll，epoll。
这 3 种系统调用都能够管理 fd 的可读可写事件，在所有 fd 不可读不可写无所事事的时候，可以阻塞线程，切走 cpu 。fd 可读写的时候，对应线程会被唤醒。
三者的差异主要是在性能上，epoll 的性能是强于 select 和 poll 的，我们接下来就来看看 epoll 的具体使用。
epoll 的使用
使用 epoll 需要以下三个系统调用：
//头文件
#include
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);
- epollcreate 负责创建一个池子，一个监控和管理句柄 fd 的池子；
- epollctl 负责管理这个池子里的 fd 增、删、改；
- epollwait 就是负责打盹的，让出 CPU 调度，但是只要有“事”，立马会从这里唤醒；
接下来我们看个示例程序：
使用 epoll_create 创建一个管理 fd 的池子
epollfd = epoll_create(1024);
if (epollfd == -1) {
perror("epoll_create");
exit(EXIT_FAILURE);
}
这个池子对我们来说是黑盒，这个黑盒是用来装 fd 的，我们暂不纠结其中细节。我们拿到了一个 epollfd ，这个 epollfd 就能唯一代表这个 epoll 池。
然后，我们就要往这个 epoll 池里放 fd 了，这就要用到 epoll_ctl 了
if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev) == -1) {
perror("epoll_ctl: listen_sock");
exit(EXIT_FAILURE);
}
我们就把 fd 放到这个池子里了，EPOLL_CTL_ADD 表明操作是增加 fd，最后一个参数是 epoll_event 结构体：
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll 事件 */
epoll_data_t data; /* 用户数据 */
};
epoll_event 的第一个成员 events 用于指定我们监听的 fd 事件类型，常见的值有：
- EPOLLIN：可读事件
- EPOLLOUT：可写事件
多个值可以通过或操作同时生效：
epoll_event event;
// 同时监听可读可写事件
event.events = EPOLLIN | EPOLLOUT;
最后，我们需要调用 epoll_wait 进入休眠状态，可读或可写事件到来时，醒休眠中的程序从 epoll_wait 处被唤醒。
其使用方法，通常如下：
while (true)
{
// epollfd 是 epoll_create 的返回值
// events 是一个 epoll_event 的数组，用于存储收到的多个事件
// EPOLL_SIZE 用于设定最多监听多少个事件
// 最后一个参数 -1 用于指定阻塞时间上限，-1：表示调用将一直阻塞
int count = epoll_wait(epollfd, events, EPOLL_SIZE, -1);
if (count < 0)
{
perror("epoll failed");
break;
}
for (int i=0;i < count;i++)
{
//处理可读或可写事件
}
}
参考资料
- 深入理解 Linux 的 epoll 机制
- Linux下的I/O复用技术 之 epoll为什么更高效 ？
- epoll如何使用（epoll_create、epoll_ctl、epoll_wait） 以及 LT/ET 使用过程解析
- epoll LT 模式和 ET 模式详解
