什么是IO多路复用？

先理解名字：
IO多路复用=多个IO连接复用同一个线程

定义
IO多路复用是一种同步IO模型，实现一个线程监视多个文件描述符fd；一旦某个文件描述符fd就绪，就能够通知应用程序进行相应的读写操作；没有fd就绪时会阻塞应用程序，交出cpu

上面的这句定义未免有些抽象，我们来尝试理解一下
理解IO多路复用原理：

1. 我们拿到了一堆文件描述符fd(网络相关、磁盘文件相关等等，任何文件描述符都可以)

2. 通过调用某个函数告诉内核：“这个函数你先不要返回，你替我监视着这些描述符，当这堆文件描述符中有可以进行I/O读写操作的时候你再返回”

3. 当调用的这个函数返回后，我们就能知道哪些文件描述符可以进行I/O操作了。

图示

IO多路复用特点

1、与多线程技术相比
I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小，系统不必创建多个线程，也不必维护这些线程，从而大大减小了系统的开销。

2、与阻塞式I/O的对比
两种模式的两个阶段都阻塞，那区别在哪里呢？
虽然第一阶段都是阻塞，但是阻塞式I/O如果要接收更多的连接，就必须创建更多的线程。
而I/O复用模式下只要单个线程来循环处理这些连接事件就可以了，一旦达到“就绪”的条件，就可以立即执行真正的I/O操作。
这就是I/O复用与传统的阻塞式I/O最大的不同。也正是I/O复用的精髓所在。

3、IO多路复用是同步阻塞IO，网上有很多说是非阻塞的其实不对
因为用户进程在等待数据和拷贝数据这两个阶段都是阻塞的。
从内核的角度，内核等待fd就绪是阻塞的，如果没有任何一个fd就绪则一直等待。
但有一点是不阻塞的，就是复制数据时内核不用等待，当有就绪条件满足的时候，它直接复制，其余时间则处理别的就绪的条件。这也是大家一直说的非阻塞I/O。实际上就是指的这个地方的非阻塞。

实现IO多路复用的三种机制

在Linux世界中有这样三种机制可以用来进行I/O多路复用
select
poll
epoll

select

在select这种I/O多路复用机制下，我们需要把想监控的fd集合通过函数参数的形式告诉select，然后select会将这些fd集合拷贝到内核中，然后遍历所有fd找到就绪fd返回给应用程序。

select三个缺点：

• 用户监控的fd集合不能超过1024个， 因为数据拷贝是有性能损耗的，当线程监控的fd过多会导致拷贝数据的时间过多，从而使得性能变慢。

• 每次调用select，都需要把所有的fd集合从用户态拷贝到内核态，fd越多开销则越大；

• 每次调用select都需要在内核遍历所有fd来找到具体是哪个文件描述符可以读写，这个开销在fd很多时也很大。

poll

poll是基于链表来存储的，所以poll没有最大连接数的限制

但是另外两个缺点没有解决

epoll

Epoll只关心就绪的连接，不关心连接总数，因此在实际的网络环境中，Epoll的效率就会远远高于select和poll

Epoll的优点

• 文件描述符数量不再受限(1G的内存上能监听约10万个端口)；解决缺点1

• 使用内存映射mmap技术，节省了用户态和内核态间数据拷贝的资源消耗；解决缺点2

• 不再遍历所有fd，只有就绪的fd才会执行回调函数。I/O的效率不会随着监视fd的数量的增长而下降；解决缺点3

三种模式如何选择

表面上看epoll的性能最好，但是在连接数少并且连接都十分活跃的情况下，select和poll的性能可能比epoll好
但是当并发连接（fd）较多时，Epoll的优势便真正展现出来。