为什么要有I/O复用
从多进程多线程到进程池线程池，尽管我们处理事件的效率越来越高，但是却有一个问题，一直都没有解决，那就是，当服务器分配了一个线程或进程为某一个客户端服务时，该进程/线程就相当于与这个客户端绑定了，除非客户端断开连接，否则不管有没有请求事件，这个线程/进程都只能为这个客户端处理事件，我们知道，系统允许我们创建的线程/进程是有限的，这样其实会造成资源的浪费，所以，我们需要一套机制，在客户端没有请求事件的时候，该线程/进程可以去处理其他客户端的事件，也就是我们需要将多个文件描述符同时监听，当由请求时，去处理发出请求的客户端的事件。所以就有了我们的I/O复用。
什么是I/O复用
I/O复用的本质就是一个线程监听多个文件描述符，我们可以这样理解，多线程多进程编程，就是老师对学生一对一辅导，但是不是所有的是时候学生都有问题，老师就闲了，会浪费很大的师资力量，而我们的I/O复用，就是一个老师辅导多个学生，学生有问题提出问题（发出请求事件），老师处理完就可以处理别的学生的问题了。然后就有人说了，I/O理解起来太麻烦，我用循环，轮询一遍就能找到该处理哪个事件了，但是你见过有老师一个一个问学生你有问题吗，那老师知道有人问问题就挨个问一遍，他还有力气处理问题么，同样的道理，我们的CPU那么可爱又忙碌，它时来处理事件的，不是挨个打招呼的，所以我们就需要直接告知CPU处理那个问题。
通过上面这个简单的小故事，我们可以理解，I/O复用的两个好处
一 它减少了进程/线程的创建数量，节省了我们的内存资源，使得资源更加高效的被利用。
二 它减少了CPU的工作压力，CPU只需要做自己最擅长的时就好。
I/O实现
其实在linux下I/O复用的实现有三个系统调用：poll,epoll,select，其中epoll为linux特有，今天我们就先来说说select。
select系统调用的用途是：在一段指定时间内，监听用户感兴趣的文件描述符上的可读、可写和异常等事件。
我们先来看一下select系统调用的原型：
(1)nfds 参数指定被监听的文件描述符的总数。它通常被设置成监听的所有文件描述符中的最大值加一，因为文件描述符的计数从0开始。
(2)readfds,writefds,exceptfds分别表示可读，可写，和异常等事件对应的文件描述符集合。
(3)timeout用来设置select函数的超时时间。
select成功时返回就绪文件描述符的总数，如果在超时时间内没有任何文件描述符就绪，select返回0，select失败返回-1并且设置errno。
这里面值得我们关注的有一个很重要的结构体fd_set,该结构体定义如下：
我们可以看到，其实这个结构体仅仅包含了一个类型为long int的数组，数组长度为32；这个数组的每个元素的每一位标记一个文件描述符，也就是说做多监听1024个文件描述符，文件描述符最大是1023。
我们都知道，这样的机制下，位操作相对来说是比较麻烦的，所以系统就很善良的为我们提供了一系列宏来访问fd_set中的位：
另外一个值得关注的结构体就是我们的timeval，定义如下：
timeout有三种取值：
- NULL select一直阻塞，直到readfds、writefds、exceptfds集合中至少一个文件描述符就绪select才返回。
- 0 select不阻塞。
- timeout_value select在timeout_value这个时间段内阻塞，有事件就绪就返回或者超时返回。
select的应用——实现I/O复用
在实现之前我们需要注意几点问题：
(1) select返回是全部的文件描述符，我们需要轮询确定是哪个文件描述符上的事件发生
(2) select返回时会将fd_set结构的变量更改，所以我们每次select之前需要重置fd_set的值
好了，看代码喽
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/select.h>
void INIT_fds(int *fds,int length)
{
int i=0;
for(;i<length;i++)
{
fds[1]=-1;
}
}
void Insert_fd(int *fds,int fd,int length)
{
int i=0;
for(;i<length;i++)
{
if(fds[i]==-1)
{
fds[i]=fd;
break;
}
}
}
void Delete(int *fds,int fd,int len)
{
int i=0;
for(;i<len;i++)
{
if(fds[i]==fd)
{
fds[i]=-1;
break;
}
}
}
int main()
{
int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
assert(sockfd!=-1);
struct sockaddr_in ser,cli;
memset(&ser,0,sizeof(ser));
ser.sin_family=AF_INET;
ser.sin_port=htons(6000);
ser.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
int res=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&ser,sizeof(ser));
assert(res !=-1);
listen(sockfd,5);
fd_set readfds;
int fds[100];
INIT_fds(fds,100);
Insert_fd(fds,sockfd,100);
while(1)
{
int max=-1;
FD_ZERO(&readfds);
int i=0;
for(;i<100;i++)
{
if(fds[i]!=-1)
{
if(fds[i]>max)
{
max=fds[i];
}
FD_SET(fds[i],&readfds);
}
}
int n=select(max+1,&readfds,NULL,NULL,NULL);
if(n<0)
{
printf("select fail\n");
continue;
}
int c;
for(i=0;i<100;i++)
{
if(fds[i]!=-1&&FD_ISSET(fds[i],&readfds))
{
if(fds[i]==sockfd)
{
int len =sizeof(cli);
c=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&cli,&len);
if(c<0)
{
printf("one link error\n");
continue;
}
Insert_fd(fds,c,100);
}
else
{
int fd=fds[i];
char recvbuff[128]={0};
int n = recv(c,recvbuff,127,0);
if(n<=0)
{
close(fd);
Delete(fds,fd,100);
continue;
}
printf("%d: %s\n",c,recvbuff);
send(c,"ok",2,0);
}
}
}
}
}