Linux的IO模型介绍-epoll、poll、select
同步与异步IO
这个概念其实很简单，A让B去做一件事情，然后B先回复了一声“好的”，再转而去做这件事情，那么这就是异步。如果B先做完了这件事情，然后再回复A“我做好了”，那么这就是同步。
所以说，同步还是异步，那是针对被调用者B来说的。
阻塞与非阻塞IO
这个概念就更简单了，A让B去做一件事情，如果在B做事情这段时间，A会把自己挂起（其实就是把自己搞到等待队列中，直到被B唤醒）。如果A不做这种无意义的等待，而是继续搞自己的其他事情，等B的通知来了就来了，那么这就是非阻塞。
所以说，阻塞还是非阻塞是针对调用者A来说的。
这俩类根本就不是一回事情
Linux的IO模型
其实Linux的IO模型非常简单。
举个例子，当用户调用read准备读取某个IO的东西时：
1.相关IO的数据会被拷贝到内核态内存缓冲区中；
2.将内核态的内存缓冲区内容拷贝到用户态的进程空间中。
这么一来，四种基于此的IO模式就产生了。
1.阻塞IO
很简单，就是当用户调用这种类型的read方法尝试通过系统调用获取IO数据时，在一开始的时候由于需要准备数据，加上多次的内存拷贝，所以调用者就会把自己挂起来，直到read操作完成了，才会被唤醒。（很显然，上述两个步骤都被blocked了）
非阻塞IO
非阻塞IO就很直白了，当调用者调用了非阻塞类型的read操作时，由于很有可能上述两步操作没有完成，于是read操作会直接当时立刻马上就得到一个false的操作结果。read的调用者一看，卧槽，false，于是就知道了，IO根本就没有准备好数据！那咋办？很简单，调用者就会while一直问，“IO啊，你操作完了么？”就这么一直问，一直问。
异步IO
用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了。
多路复用IO（其实这就是同步IO！！！）
有人也称之为“事件驱动型IO”，等一下你就明白这是什么道理了。
select，poll，epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就是通过一种机制，一个进程可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。但select，poll，epoll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，也就是说这个读写过程是阻塞的。
select
int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
select 函数监视的文件描述符分3类，分别是writefds、readfds、和exceptfds。调用后select函数会阻塞，直到有描述副就绪（有数据 可读、可写、或者有except），或者超时（timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可），函数返回。当select函数返回后，可以 通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。
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。
poll
int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);
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。
从上面看，select和poll都需要在返回后，通过遍历文件描述符来获取已经就绪的socket。事实上，同时连接的大量客户端在一时刻可能只有很少的处于就绪状态，因此随着监视的描述符数量的增长，其效率也会线性下降。
poll和select其实就是引进的一个代理（一开始有一位叫做select的代理，后来又有一位叫做poll的代理，不过两者的本质是一样的）。这个代理比较厉害，可以同时观察许多流的I/O事件，在空闲的时候，会把当前线程阻塞掉，当有一个或多个流有I/O事件时，就从阻塞态中醒来，于是我们的程序就会轮询一遍所有的流（于是我们可以把“忙”字去掉了）。
epoll
epoll是之前的select和poll的增强版本。相对于select和poll来说，epoll更加灵活，没有描述符限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。
epoll操作过程需要三个接口，分别如下：
-
int epoll_create(int size);
创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大，这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值，参数size并不是限制了epoll所能监听的描述符最大个数，只是对内核初始分配内部数据结构的一个建议。
当创建好epoll句柄后，它就会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。 -
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；
函数是对指定描述符fd执行op操作。或者咱们直白的说，就是往epoll对象中增加/删除某一个流的某一个事件作为监控对象。
- epfd：是epoll_create()的返回值。
- op：表示op操作，用三个宏来表示：添加EPOLL_CTL_ADD，删除EPOLL_CTL_DEL，修改EPOLL_CTL_MOD。分别添加、删除和修改对fd的监听事件。
- fd：是需要监听的fd（文件描述符）
- epoll_event：是告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event结构如下：
struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
//events可以是以下几个宏的集合：
EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里
3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
等待epfd上的io事件，最多返回maxevents个事件。
参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents告之内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。
那么完整且简洁的epoll用法是什么呢？
while true {
active_stream[] = epoll_wait(epollfd)
for i in active_stream[] {
read or write untill unavailable
}
}
是不是非常简单？
epoll的两种工作模式：电平触发与边沿触发
卧槽，这么像FPGA？
边沿触发就很好理解，ET(edge-triggered)是高速工作方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知。
为啥是非阻塞呢？因为你要是阻塞了，那么万一把别的IO就绪上升沿给一起阻塞看不到了，咋整？？？
ET模式在很大程度上减少了epoll事件被重复触发的次数，因此效率要比LT模式高。
电平触发就更好理解了。
它同时支持block和no-block socket.在这种做法中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作，内核还是会继续通知你的。
总结
epoll就很棒，它不用遍历文件描述符，而是通过监听回调的的机制。咱们找点时间分析一下epoll的底层实现，听说好像和mmap有关系。