多路复用的介绍

IO多路复用是一种技术，允许单个线程同时管理多个输入/输出通道，如网络套接字或文件描述符。
在IO多路复用中，这些通道被注册到一个事件管理器，然后通过阻塞方式等待事件（例如数据可读或可写）的发生。一旦有事件发生，线程就会被唤醒，并针对具体事件进行处理。这种技术的优点包括提高系统并发性能、减少资源消耗、简化编程模型、提高可扩展性。但也有缺点，如学习曲线较陡、对编程模型要求较高、不适用于CPU密集型任务。
常见的io多路复用包括select、poll、epoll

select ()

select() 是一种IO多路复用技术，允许一个进程监视多个文件描述符，判断它们中的哪些描述符可以进行IO操作，从而实现非阻塞IO。

#include <sys/select.h>int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

参数说明：
nfds：要监听的文件描述符集中的最大文件描述符值加1。
readfds、writefds、exceptfds：分别是读、写、异常事件的文件描述符集合，如果对应的事件发生，就会被置为1。
timeout：表示 select() 函数的超时时间，如果设置为 NULL 则表示一直阻塞直到有事件发生，如果设置为 0 则表示不阻塞立即返回，其他情况下表示等待指定的时间。
select() 函数的工作流程如下：
调用 select() 函数时，内核会检查 readfds、writefds 和 exceptfds 中所包含的文件描述符集合，以及设置的超时时间。
如果超时时间已到，select() 函数返回0，表示没有文件描述符就绪。
如果有文件描述符就绪，select() 函数返回就绪的文件描述符数量。
对于就绪的文件描述符，可以通过检查 readfds、writefds 和 exceptfds 来确定是哪种事件。
select() 的一些限制包括：
最大文件描述符数量通常有限（通常是 1024），因此不能用于管理大量文件描述符。
每次调用 select() 都需要将完整的文件描述符集合传递给内核，这可能会产生一定的性能开销。

poll()

poll() 函数是一种IO多路复用技术，用于在单个线程中管理多个IO操作。它与 select() 函数类似，但在一些方面更加灵活和高效。

#include <poll.h>int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout);

参数介绍：
fds[]：是一个指向 pollfd 结构体数组的指针，每个 pollfd 结构体描述一个待检查的文件描述符以及需要检查的事件。
nfds：是数组中结构体的数量。
timeout：是等待的超时时间，单位为毫秒，可以设置为 -1 表示一直等待直到有事件发生，0 表示立即返回，其他正数表示等待指定的时间。
工作原理：
调用 poll() 函数时，将 fds[] 中描述的文件描述符以及需要检查的事件注册到内核中。
poll() 函数阻塞等待，直到有文件描述符就绪或超时。
当有文件描述符就绪或超时时，poll() 函数返回。
对于就绪的文件描述符，可以通过 revents 字段来确定是哪种事件。
poll()的优点：
没有文件描述符数量的限制，可以同时监视大量的文件描述符。
不需要像 select() 函数一样传递文件描述符集合的大小，因为 nfds 参数已经指定了数组的大小。
poll()使用注意事项：
在高并发环境中，poll() 函数可能会有一定的性能开销，因为它需要遍历整个 fds[] 数组来检查文件描述符的状态。
在某些操作系统上，poll() 的实现可能不如 select() 或 epoll() 高效。

epoll()

epoll() 是 Linux 上一种高性能的 IO 多路复用技术，用于在单个线程中管理大量的 IO 操作。相比于 select() 和 poll()，epoll() 在处理大量并发连接时具有更好的性能和扩展性。

#include <sys/epoll.h>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_create()：创建一个 epoll 实例，返回一个文件描述符，用于后续的操作。
epoll_ctl()：向 epoll 实例中添加、修改或删除要监听的文件描述符及其对应的事件。
epoll_wait()：等待文件描述符就绪，返回就绪的文件描述符及其对应的事件。
工作原理：
调用 epoll_create() 创建一个 epoll 实例。
调用 epoll_ctl() 向 epoll 实例中添加需要监听的文件描述符及其事件。
调用 epoll_wait() 等待文件描述符就绪。
epoll_wait() 返回就绪的文件描述符及其对应的事件。
epoll的优点：
高性能：epoll() 使用基于事件驱动的方式工作，避免了 select() 和 poll() 中的线性扫描问题，因此在大量并发连接的情况下性能更好。
高扩展性：epoll() 支持边缘触发（edge-triggered）模式和水平触发（level-triggered）模式，使得它更适合于不同类型的应用场景。
没有文件描述符数量的限制：epoll() 支持管理大量的文件描述符，没有 select() 和 poll() 中的数量限制。
边缘触发（Edge-triggered）和水平触发（Level-triggered）：
边缘触发模式下，epoll_wait() 只会在文件描述符的状态发生变化时返回就绪事件，需要应用程序自行处理完整的数据。
水平触发模式下，epoll_wait() 会在文件描述符的状态仍然就绪时重复返回事件，直到文件描述符的状态不再就绪。
epoll的注意事项：
epoll() 是 Linux 特有的 API，在其他平台上可能不可用。
使用 epoll() 时需要注意避免内存泄漏和资源耗尽的问题，因为它需要管理大量的文件描述符和事件。
在一些特定场景下，如短连接服务器，epoll() 可能没有太大的优势，甚至可能比 select() 和 poll() 略逊一筹。