- 文件描述符(file descriptor)
- Linux中，每打开一个文件都有一个小的整数与之对应，就是文件描述符！
- 内核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）来访问文件。文件描述符是非负整数。打开现存文件或新建文件时，内核会返回一个文件描述符。读写文件也需要使用文件描述符来指定待读写的文件。
- 文件描述符是linux里面的叫法，windows里面有类似用来描述文件的叫文件句柄
- 用户空间 / 内核空间
- 操作系统的核心是内核，独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，也有访问底层硬件设备的所有权限。
- 为了保证用户进程不能直接操作内核（kernel），保证内核的安全，操作系统将虚拟空间划分为两部分，一部分为内核空间，一部分为用户空间。
- 缓存I/O
- 在Linux的缓存I/O机制中，操作系统会将I/O的数据缓存在文件系统的页缓存中
- 即数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。
- I/O多路复用（multiplexing）
- 本质：通过一种机制（系统内核缓冲I/O数据），让单个进程可以监视多个文件描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作
- 优势：系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程，从而大大减小了系统的开销。
- select机制
- 基本原理：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。
- 缺点：每次调用select，都需要把
fd_set集合从用户态拷贝到内核态，如果fd_set集合很大时，那这个开销也很大；同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd_set，如果fd_set集合很大时，那这个开销也很大；为了减少数据拷贝带来的性能损坏，内核对被监控的fd_set集合大小做了限制，并且这个是通过宏控制的，大小不可改变(限制为1024)
- poll机制
- poll的机制与select类似，管理多个描述符也是进行轮询，根据描述符的状态进行处理
- 但是poll没有最大文件描述符数量的限制，poll改变了文件描述符集合的描述方式，使用了
pollfd结构而不是select的fd_set结构，使得poll支持的文件描述符集合限制远大于select的1024
- epoll机制
- 基本原理：epoll支持水平触发和边缘触发，最大的特点在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就绪态，并且只会通知一次。还有一个特点是，epoll使用“事件”的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知。
- 优点：1、epoll没有描述符个数限制，使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关心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。2、是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本，它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率，原因就是获取事件的时候，它无须遍历整个被侦听的描述符集，只要遍历那些被内核IO事件异步唤醒而加入Ready队列的描述符集合就行了。
- 总结
参考：
- IO多路复用的三种机制Select，Poll，Epoll https://www.jianshu.com/p/397449cadc9a
- IO多路复用技术详解 https://www.cnblogs.com/wlwl/p/10293057.html
- Redis IO多路复用技术以及epoll实现原理 https://blog.csdn.net/wxy941011/article/details/80274233