epoll,poll,select是Linux中三种常见的I/O多路复用技术，是为解决程序在进行大量I/O操作时的阻塞问题，使用户在I/O可用时得到通知，而不必一直阻塞等待每一个I/O操作。
Select单个进程可监视的fd数量受到限制，epoll支持水平触发和边沿触发两种模式，epoll和select都可实现同时监听多个I/O事件的状态，poll和select基于轮询，时间复杂度O(n),poll没有最大连接限制(底层采用链表)，epoll基于操作系统支持的I/O通知机制，时间复杂度O(1)
epoll底层是红黑树(二叉搜索树)，红与黑是实现者关心的内容，对于使用者来说不用关心
epoll是linux下高性能网络服务器的必备，像nginx、redis、skynet和大部分游戏服务器都使用这一多路复用技术，其核心诉求：1、让线程可以注册自己关心的消息类型；2、当FD=123的socket发生变化时，能快速判断哪个线程需要知道这个消息
目前支持I/O多路复用的系统调用有 select，poll，epoll，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。而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。
I/O多路复用优势和适用场景：
I/O多路复用的优势在于，当处理的消耗对比IO几乎可以忽略不计时，可以处理大量的并发IO，而不用消耗太多CPU/内存。这就像是一个工作很高效的人，手上一个todo list，他高效的依次处理每个任务。这比每个任务单独安排一个人要节省。典型的例子是nginx做代理，代理的转发逻辑相对比较简单直接，那么IO多路复用很适合。相反，如果是一个做复杂计算的场景，计算本身可能是个 指数复杂度的东西，IO不是瓶颈。那么怎么充分利用CPU或者显卡的核心多干活才是关键。
此外，IO多路复用适合处理很多闲置的IO，因为IO socket的数量的增加并不会带来进（线）程数的增加，也就不会带来stack内存，内核对象，切换时间的损耗。因此像长链接做通知的场景非常适合。
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readfds、writefds、和exceptfds。调用后select函数会阻塞，直到有描述符就绪（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。
优点：
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。
缺点：
单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制，它由FD_SETSIZE设置，默认值是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。
一般来说这个数目和系统内存关系很大，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。
32位机默认是1024个。64位机默认是2048.
fd集合在内核被置位过，与传入的fd集合不同，不可重用。
重复进行FD_ZERO(&rset); FD_SET(fds[i],&rset);操作
每次调⽤用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大。
同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd标志位，O(n)的时间复杂度，这个开销在fd很多时也很大。
poll
int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);
不同与select使用三个位图bitmap来表示三个fdset的方式，poll使用一个 pollfd的指针实现。
struct pollfd {
int fd; /* file descriptor */
//读 POLLIN; 写POLLOUT;
short events; /* requested events to watch 要监视的event*/
short revents; /* returned events witnessed 发生的event*/
};
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。
优点：
poll用pollfd数组代替了bitmap，没有最大数量限制。（解决select缺点1）
利用结构体pollfd，每次置位revents字段，每次只需恢复revents即可。pollfd可重用。（解决select缺点2）
缺点：
每次调⽤用poll，都需要把pollfd数组从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大。（同select缺点3）
和select函数一样，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符。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。（同select缺点4）
epoll
epoll是在2.6内核中提出的，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。
1. epoll操作过程
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
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);
1. 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。
当某一进程调用epoll_create方法时，Linux内核会创建一个eventpoll结构体，这个结构体中有两个成员与epoll的使用方式密切相关。
eventpoll结构体如下所示：
struct eventpoll{
... // 红黑树的根节点，这棵树中存储着所有添加到epoll中的需要监控的事件 struct rb_root rbr; // 双链表中则存放着将要通过epoll_wait返回给用户的满足条件的事件 struct list_head rdlist; ...}每一个epoll对象都有一个独立的eventpoll结构体，用于存放通过epoll_ctl方法向epoll对象中添加进来的事件。这些事件都会挂载在红黑树中，如此，重复添加的事件就可以通过红黑树而高效的识别出来(红黑树的插入时间效率是lgn，其中n为树的高度)。
而所有添加到epoll中的事件都会与设备(网卡)驱动程序建立回调关系，也就是说，当相应的事件发生时会调用这个回调方法。这个回调方法在内核中叫ep_poll_callback,它会将发生的事件添加到rdlist双链表中。
2. 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。
用于向内核注册新的描述符或者是改变某个文件描述符的状态。已注册的描述符在内核中会被维护在一棵红黑树上
- 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队列里在epoll中，对于每一个事件，都会建立一个epitem结构体，如下所示 :
struct epitem{
struct rb_node rbn; //红黑树节点 struct list_head rdllink; //双向链表节点 struct wpoll_filefd ffd; //事件句柄信息 struct evntpoll *ep; //指向其所属的eventpoll对象 struct epoll_event event; //期待发生的事件类型 }当调用epoll_wait检查是否有事件发生时，只需要检查eventpoll对象中的rdlist双链表中是否有epitem元素即可。如果rdlist不为空，则把发生的事件复制到用户态，同时将事件数量返回给用户 。
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。
通过回调函数内核会将 I/O 准备好的描述符添加到rdlist双链表管理，进程调用 epoll_wait() 便可以得到事件完成的描述符。
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。
2.工作模式
epoll对文件描述符的操作有两种模式：LT (level trigger)（默认）和ET (edge trigger)。LT模式是默认模式。
LT模式与ET模式的区别如下：
LT模式：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序可以不立即处理该事件。下次调用epoll_wait时，会再次响应应用程序并通知此事件。
ET模式：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序必须立即处理该事件。如果不处理，下次调用epoll_wait时，不会再次响应应用程序并通知此事件。
1. LT模式
LT(level triggered)是缺省的工作方式，并且同时支持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。
2. ET模式
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，直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如，你在发送，接收或者接收请求，或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误）。但是请注意，如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪)，内核不会发送更多的通知(only once)
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。epoll工作在ET模式的时候，必须使用非阻塞套接口，以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。