1. 概念理解

在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程時，我們常常見到同步(Sync)/異步(Async)，阻塞(Block)/非阻塞(Unblock)四種調(diào)用方式：

同步/異步主要針對C端:

同步：

所謂同步，就是在c端發(fā)出一個功能調(diào)用時，在沒有得到結(jié)果之前，該調(diào)用就不返回。也就是必須一件一件事做，等前一件做完了才能做下一件事。

例如普通B/S模式（同步）：提交請求->等待服務(wù)器處理->處理完畢返回 這個期間客戶端瀏覽器不能干任何事

異步：

異步的概念和同步相對。當(dāng)c端一個異步過程調(diào)用發(fā)出后，調(diào)用者不能立刻得到結(jié)果。實(shí)際處理這個調(diào)用的部件在完成后，通過狀態(tài)、通知和回調(diào)來通知調(diào)用者。

例如 ajax請求（異步）: 請求通過事件觸發(fā)->服務(wù)器處理（這是瀏覽器仍然可以作其他事情）->處理完畢

[[224106]]

阻塞/非阻塞主要針對S端:

阻塞：

阻塞調(diào)用是指調(diào)用結(jié)果返回之前，當(dāng)前線程會被掛起（線程進(jìn)入非可執(zhí)行狀態(tài)，在這個狀態(tài)下，cpu不會給線程分配時間片，即線程暫停運(yùn)行）。函數(shù)只有在得到結(jié)果之后才會返回。

有人也許會把阻塞調(diào)用和同步調(diào)用等同起來，實(shí)際上他是不同的。對于同步調(diào)用來說，很多時候當(dāng)前線程還是激活的，只是從邏輯上當(dāng)前函數(shù)沒有返回而已。 例如，我們在socket中調(diào)用recv函數(shù)，如果緩沖區(qū)中沒有數(shù)據(jù)，這個函數(shù)就會一直等待，直到有數(shù)據(jù)才返回。而此時，當(dāng)前線程還會繼續(xù)處理各種各樣的消息。

快遞的例子：比如到你某個時候到A樓一層（假如是內(nèi)核緩沖區(qū)）取快遞，但是你不知道快遞什么時候過來，你又不能干別的事，只能死等著。但你可以睡覺（進(jìn)程處于休眠狀態(tài)），因?yàn)槟阒揽爝f把貨送來時一定會給你打個電話（假定一定能叫醒你）。

非阻塞：

非阻塞和阻塞的概念相對應(yīng)，指在不能立刻得到結(jié)果之前，該函數(shù)不會阻塞當(dāng)前線程，而會立刻返回。

還是等快遞的例子：如果用忙輪詢的方法，每隔5分鐘到A樓一層(內(nèi)核緩沖區(qū)）去看快遞來了沒有。如果沒來，立即返回。而快遞來了，就放在A樓一層，等你去取。

對象的阻塞模式和阻塞函數(shù)調(diào)用

對象是否處于阻塞模式和函數(shù)是不是阻塞調(diào)用有很強(qiáng)的相關(guān)性，但是并不是一一對應(yīng)的。阻塞對象上可以有非阻塞的調(diào)用方式，我們可以通過一定的API去輪詢狀 態(tài)，在適當(dāng)?shù)臅r候調(diào)用阻塞函數(shù)，就可以避免阻塞。而對于非阻塞對象，調(diào)用特殊的函數(shù)也可以進(jìn)入阻塞調(diào)用。函數(shù)select就是這樣的一個例子。

1. 同步，就是我客戶端（c端調(diào)用者）調(diào)用一個功能，該功能沒有結(jié)束前，我（c端調(diào)用者）死等結(jié)果

2.異步，就是我（c端調(diào)用者）調(diào)用一個功能，不需要知道該功能結(jié)果，該功能有結(jié)果后通知我（c端調(diào)用者）即回調(diào)通知。

同步/異步主要針對C端， 但是跟S端不是完全沒有關(guān)系，同步/異步機(jī)制必須S端配合才能實(shí)現(xiàn).同步/異步是由c端自己控制，但是S端是否阻塞/非阻塞， C端完全不需要關(guān)心.

3. 阻塞，就是調(diào)用我（s端被調(diào)用者，函數(shù)），我（s端被調(diào)用者，函數(shù)）沒有接收完數(shù)據(jù)或者沒有得到結(jié)果之前，我不會返回。

4. 非阻塞，就是調(diào)用我（s端被調(diào)用者，函數(shù)），我（s端被調(diào)用者，函數(shù)）立即返回，通過select通知調(diào)用者

同步IO和異步IO的區(qū)別就在于：數(shù)據(jù)訪問的時候進(jìn)程是否阻塞！

阻塞IO和非阻塞IO的區(qū)別就在于：應(yīng)用程序的調(diào)用是否立即返回！

同步和異步都只針對于本機(jī)SOCKET而言的。

同步和異步，阻塞和非阻塞，有些混用，其實(shí)它們完全不是一回事，而且它們修飾的對象也不相同。

阻塞和非阻塞是指當(dāng)server端的進(jìn)程訪問的數(shù)據(jù)如果尚未就緒，進(jìn)程是否需要等待，簡單說這相當(dāng)于函數(shù)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)區(qū)別，也就是未就緒時是直接返回還是等待就緒;

而同步和異步是指client端訪問數(shù)據(jù)的機(jī)制，同步一般指主動請求并等待I/O操作完畢的方式，當(dāng)數(shù)據(jù)就緒后在讀寫的時候必須阻塞(區(qū)別就緒與讀寫二個階段，同步的讀寫必須阻塞)，異步則指主動請求數(shù)據(jù)后便可以繼續(xù)處理其它任務(wù)，隨后等待I/O，操作完畢的通知，這可以使進(jìn)程在數(shù)據(jù)讀寫時也不阻塞。(等待”通知”)

node.js里面的描述：

線程在執(zhí)行中如果遇到磁盤讀寫或網(wǎng)絡(luò)通信（統(tǒng)稱為I/O 操作），通常要耗費(fèi)較長的時間，這時操作系統(tǒng)會剝奪這個線程的CPU 控制權(quán)，使其暫停執(zhí)行，同時將資源讓給其他的工作線程，這種線程調(diào)度方式稱為 阻塞。當(dāng)I/O 操作完畢時，操作系統(tǒng)將這個線程的阻塞狀態(tài)解除，恢復(fù)其對CPU的控制權(quán)，令其繼續(xù)執(zhí)行。這種I/O 模式就是通常的同步式I/O（Synchronous I/O）或阻塞式I/O （Blocking I/O）。

相應(yīng)地，異步式I/O （Asynchronous I/O）或非阻塞式I/O （Non-blocking I/O）則針對所有I/O 操作不采用阻塞的策略。當(dāng)線程遇到I/O 操作時，不會以阻塞的方式等待I/O 操作的完成或數(shù)據(jù)的返回，而只是將I/O 請求發(fā)送給操作系統(tǒng)，繼續(xù)執(zhí)行下一條語句。當(dāng)操作系統(tǒng)完成I/O 操作時，以事件的形式通知執(zhí)行I/O 操作的線程，線程會在特定時候處理這個事件。為了處理異步I/O，線程必須有事件循環(huán)，不斷地檢查有沒有未處理的事件，依次予以處理。阻塞模式下，一個線程只能處理一項(xiàng)任務(wù)，要想提高吞吐量必須通過多線程。而非阻塞模式下，一個線程永遠(yuǎn)在執(zhí)行計算操作，這個線程所使用的CPU 核心利用率永遠(yuǎn)是100%>，I/O 以事件的方式通知。在阻塞模式下，多線程往往能提高系統(tǒng)吞吐量，因?yàn)橐粋€線程阻塞時還有其他線程在工作，多線程可以讓CPU 資源不被阻塞中的線程浪費(fèi)。而在非阻塞模式下，線程不會被I/O 阻塞，永遠(yuǎn)在利用CPU。多線程帶來的好處僅僅是在多核CPU 的情況下利用更多的核，而Node.js的單線程也能帶來同樣的好處。這就是為什么Node.js 使用了單線程、非阻塞的事件編程模式。

2. Linux下的五種I/O模型

1)阻塞I/O（blocking I/O）

2)非阻塞I/O （nonblocking I/O）

3) I/O復(fù)用(select 和poll) （I/O multiplexing）

4)信號驅(qū)動I/O （signal driven I/O (SIGIO)）

5)異步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）

前四種都是同步，只有***一種才是異步IO。

阻塞I/O模型：

簡介：進(jìn)程會一直阻塞，直到數(shù)據(jù)拷貝完成

應(yīng)用程序調(diào)用一個IO函數(shù)，導(dǎo)致應(yīng)用程序阻塞，等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。 如果數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好，一直等待….數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了，從內(nèi)核拷貝到用戶空間，IO函數(shù)返回成功指示。

我們 ***次接觸到的網(wǎng)絡(luò)編程都是從 listen()、send()、recv()等接口開始的。使用這些接口可以很方便的構(gòu)建服務(wù)器 /客戶機(jī)的模型。

阻塞I/O模型圖：在調(diào)用recv()/recvfrom（）函數(shù)時，發(fā)生在內(nèi)核中等待數(shù)據(jù)和復(fù)制數(shù)據(jù)的過程。

當(dāng)調(diào)用recv()函數(shù)時，系統(tǒng)首先查是否有準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好，那么系統(tǒng)就處于等待狀態(tài)。當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，將數(shù)據(jù)從系統(tǒng)緩沖區(qū)復(fù)制到用戶空間，然后該函數(shù)返回。在套接應(yīng)用程序中，當(dāng)調(diào)用recv()函數(shù)時，未必用戶空間就已經(jīng)存在數(shù)據(jù)，那么此時recv()函數(shù)就會處于等待狀態(tài)。

當(dāng)使用socket()函數(shù)和WSASocket()函數(shù)創(chuàng)建套接字時，默認(rèn)的套接字都是阻塞的。這意味著當(dāng)調(diào)用Windows Sockets API不能立即完成時，線程處于等待狀態(tài)，直到操作完成。

并不是所有Windows Sockets API以阻塞套接字為參數(shù)調(diào)用都會發(fā)生阻塞。例如，以阻塞模式的套接字為參數(shù)調(diào)用bind()、listen()函數(shù)時，函數(shù)會立即返回。將可能阻塞套接字的Windows Sockets API調(diào)用分為以下四種:

1．輸入操作： recv()、recvfrom()、WSARecv()和WSARecvfrom()函數(shù)。以阻塞套接字為參數(shù)調(diào)用該函數(shù)接收數(shù)據(jù)。如果此時套接字緩沖區(qū)內(nèi)沒有數(shù)據(jù)可讀，則調(diào)用線程在數(shù)據(jù)到來前一直睡眠。

2．輸出操作： send()、sendto()、WSASend()和WSASendto()函數(shù)。以阻塞套接字為參數(shù)調(diào)用該函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)。如果套接字緩沖區(qū)沒有可用空間，線程會一直睡眠，直到有空間。

3．接受連接：accept()和WSAAcept()函數(shù)。以阻塞套接字為參數(shù)調(diào)用該函數(shù)，等待接受對方的連接請求。如果此時沒有連接請求，線程就會進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

4．外出連接：connect()和WSAConnect()函數(shù)。對于TCP連接，客戶端以阻塞套接字為參數(shù)，調(diào)用該函數(shù)向服務(wù)器發(fā)起連接。該函數(shù)在收到服務(wù)器的應(yīng)答前，不會返回。這意味著TCP連接總會等待至少到服務(wù)器的一次往返時間。

使用阻塞模式的套接字，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)程序比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)希望能夠立即發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，且處理的套接字?jǐn)?shù)量比較少的情況下，使用阻塞模式來開發(fā)網(wǎng)絡(luò)程序比較合適。

阻塞模式套接字的不足表現(xiàn)為，在大量建立好的套接字線程之間進(jìn)行通信時比較困難。當(dāng)使用“生產(chǎn)者-消費(fèi)者”模型開發(fā)網(wǎng)絡(luò)程序時，為每個套接字都分別分配一個讀線程、一個處理數(shù)據(jù)線程和一個用于同步的事件，那么這樣無疑加大系統(tǒng)的開銷。其***的缺點(diǎn)是當(dāng)希望同時處理大量套接字時，將無從下手，其擴(kuò)展性很差.

阻塞模式給網(wǎng)絡(luò)編程帶來了一個很大的問題，如在調(diào)用 send()的同時，線程將被阻塞，在此期間，線程將無法執(zhí)行任何運(yùn)算或響應(yīng)任何的網(wǎng)絡(luò)請求。這給多客戶機(jī)、多業(yè)務(wù)邏輯的網(wǎng)絡(luò)編程帶來了挑戰(zhàn)。這時，我們可能會選擇多線程的方式來解決這個問題。

應(yīng)對多客戶機(jī)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，最簡單的解決方式是在服務(wù)器端使用多線程（或多進(jìn)程）。多線程（或多進(jìn)程）的目的是讓每個連接都擁有獨(dú)立的線程（或進(jìn)程），這樣任何一個連接的阻塞都不會影響其他的連接。

具體使用多進(jìn)程還是多線程，并沒有一個特定的模式。傳統(tǒng)意義上，進(jìn)程的開銷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線程，所以，如果需要同時為較多的客戶機(jī)提供服務(wù)，則不推薦使用多進(jìn)程；如果單個服務(wù)執(zhí)行體需要消耗較多的 CPU 資源，譬如需要進(jìn)行大規(guī)模或長時間的數(shù)據(jù)運(yùn)算或文件訪問，則進(jìn)程較為安全。通常，使用 pthread_create () 創(chuàng)建新線程， fork() 創(chuàng)建新進(jìn)程。

多線程/進(jìn)程服務(wù)器同時為多個客戶機(jī)提供應(yīng)答服務(wù)。模型如下：

主線程持續(xù)等待客戶端的連接請求，如果有連接，則創(chuàng)建新線程，并在新線程中提供為前例同樣的問答服務(wù)。

上述多線程的服務(wù)器模型似乎***的解決了為多個客戶機(jī)提供問答服務(wù)的要求，但其實(shí)并不盡然。如果要同時響應(yīng)成百上千路的連接請求，則無論多線程還是多進(jìn)程都會嚴(yán)重占據(jù)系統(tǒng)資源，降低系統(tǒng)對外界響應(yīng)效率，而線程與進(jìn)程本身也更容易進(jìn)入假死狀態(tài)。

由此可能會考慮使用“線程池”或“連接池”。“線程池”旨在減少創(chuàng)建和銷毀線程的頻率，其維持一定合理數(shù)量的線程，并讓空閑的線程重新承擔(dān)新的執(zhí)行任務(wù)。“連接池”維持連接的緩存池，盡量重用已有的連接、減少創(chuàng)建和關(guān)閉連接的頻率。這兩種技術(shù)都可以很好的降低系統(tǒng)開銷，都被廣泛應(yīng)用很多大型系統(tǒng)，如apache，MySQL數(shù)據(jù)庫等。

但是，“線程池”和“連接池”技術(shù)也只是在一定程度上緩解了頻繁調(diào)用 IO 接口帶來的資源占用。而且，所謂“池”始終有其上限，當(dāng)請求大大超過上限時，“池”構(gòu)成的系統(tǒng)對外界的響應(yīng)并不比沒有池的時候效果好多少。所以使用“池”必須考慮其面臨的響應(yīng)規(guī)模，并根據(jù)響應(yīng)規(guī)模調(diào)整“池”的大小。

對應(yīng)上例中的所面臨的可能同時出現(xiàn)的上千甚至上萬次的客戶端請求，“線程池”或“連接池”或許可以緩解部分壓力，但是不能解決所有問題。

非阻塞IO模型 ：

簡介：非阻塞IO通過進(jìn)程反復(fù)調(diào)用IO函數(shù)（多次系統(tǒng)調(diào)用，并馬上返回）；在數(shù)據(jù)拷貝的過程中，進(jìn)程是阻塞的；

我們把一個SOCKET接口設(shè)置為非阻塞就是告訴內(nèi)核，當(dāng)所請求的I/O操作無法完成時，不要將進(jìn)程睡眠，而是返回一個錯誤。這樣我們的I/O操作函數(shù)將不斷的測試數(shù)據(jù)是否已經(jīng)準(zhǔn)備好，如果沒有準(zhǔn)備好，繼續(xù)測試，直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好為止。在這個不斷測試的過程中，會大量的占用CPU的時間。

把SOCKET設(shè)置為非阻塞模式，即通知系統(tǒng)內(nèi)核：在調(diào)用Windows Sockets API時，不要讓線程睡眠，而應(yīng)該讓函數(shù)立即返回。在返回時，該函數(shù)返回一個錯誤代碼。圖所示，一個非阻塞模式套接字多次調(diào)用recv()函數(shù)的過程。前三次調(diào)用recv()函數(shù)時，內(nèi)核數(shù)據(jù)還沒有準(zhǔn)備好。因此，該函數(shù)立即返回WSAEWOULDBLOCK錯誤代碼。第四次調(diào)用recv()函數(shù)時，數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好，被復(fù)制到應(yīng)用程序的緩沖區(qū)中，recv()函數(shù)返回成功指示，應(yīng)用程序開始處理數(shù)據(jù)。

當(dāng)使用socket()函數(shù)和WSASocket()函數(shù)創(chuàng)建套接字時，默認(rèn)都是阻塞的。在創(chuàng)建套接字之后，通過調(diào)用ioctlsocket()函數(shù)，將該套接字設(shè)置為非阻塞模式。Linux下的函數(shù)是:fcntl().

套接字設(shè)置為非阻塞模式后，在調(diào)用Windows Sockets API函數(shù)時，調(diào)用函數(shù)會立即返回。大多數(shù)情況下，這些函數(shù)調(diào)用都會調(diào)用“失敗”，并返回WSAEWOULDBLOCK錯誤代碼。說明請求的操作在調(diào)用期間內(nèi)沒有時間完成。通常，應(yīng)用程序需要重復(fù)調(diào)用該函數(shù)，直到獲得成功返回代碼。

需要說明的是并非所有的Windows Sockets API在非阻塞模式下調(diào)用，都會返回WSAEWOULDBLOCK錯誤。例如，以非阻塞模式的套接字為參數(shù)調(diào)用bind()函數(shù)時，就不會返回該錯誤代碼。當(dāng)然，在調(diào)用WSAStartup()函數(shù)時更不會返回該錯誤代碼，因?yàn)樵摵瘮?shù)是應(yīng)用程序***調(diào)用的函數(shù)，當(dāng)然不會返回這樣的錯誤代碼。

要將套接字設(shè)置為非阻塞模式，除了使用ioctlsocket()函數(shù)之外，還可以使用WSAAsyncselect()和WSAEventselect()函數(shù)。當(dāng)調(diào)用該函數(shù)時，套接字會自動地設(shè)置為非阻塞方式。

由于使用非阻塞套接字在調(diào)用函數(shù)時，會經(jīng)常返回WSAEWOULDBLOCK錯誤。所以在任何時候，都應(yīng)仔細(xì)檢查返回代碼并作好對“失敗”的準(zhǔn)備。應(yīng)用程序連續(xù)不斷地調(diào)用這個函數(shù)，直到它返回成功指示為止。上面的程序清單中，在While循環(huán)體內(nèi)不斷地調(diào)用recv()函數(shù)，以讀入1024個字節(jié)的數(shù)據(jù)。這種做法很浪費(fèi)系統(tǒng)資源。

要完成這樣的操作，有人使用MSG_PEEK標(biāo)志調(diào)用recv()函數(shù)查看緩沖區(qū)中是否有數(shù)據(jù)可讀。同樣，這種方法也不好。因?yàn)樵撟龇▽ο到y(tǒng)造成的開銷是很大的，并且應(yīng)用程序至少要調(diào)用recv()函數(shù)兩次，才能實(shí)際地讀入數(shù)據(jù)。較好的做法是，使用套接字的“I/O模型”來判斷非阻塞套接字是否可讀可寫。

非阻塞模式套接字與阻塞模式套接字相比，不容易使用。使用非阻塞模式套接字，需要編寫更多的代碼，以便在每個Windows Sockets API函數(shù)調(diào)用中，對收到的WSAEWOULDBLOCK錯誤進(jìn)行處理。因此，非阻塞套接字便顯得有些難于使用。

但是，非阻塞套接字在控制建立的多個連接，在數(shù)據(jù)的收發(fā)量不均，時間不定時，明顯具有優(yōu)勢。這種套接字在使用上存在一定難度，但只要排除了這些困難，它在功能上還是非常強(qiáng)大的。通常情況下，可考慮使用套接字的“I/O模型”，它有助于應(yīng)用程序通過異步方式，同時對一個或多個套接字的通信加以管理。

IO復(fù)用模型：

簡介：主要是select和epoll；對一個IO端口，兩次調(diào)用，兩次返回，比阻塞IO并沒有什么優(yōu)越性；關(guān)鍵是能實(shí)現(xiàn)同時對多個IO端口進(jìn)行監(jiān)聽；

I/O復(fù)用模型會用到select、poll、epoll函數(shù)，這幾個函數(shù)也會使進(jìn)程阻塞，但是和阻塞I/O所不同的的，這兩個函數(shù)可以同時阻塞多個I/O操作。而且可以同時對多個讀操作，多個寫操作的I/O函數(shù)進(jìn)行檢測，直到有數(shù)據(jù)可讀或可寫時，才真正調(diào)用I/O操作函數(shù)。

信號驅(qū)動IO

簡介：兩次調(diào)用，兩次返回；

首先我們允許套接口進(jìn)行信號驅(qū)動I/O，并安裝一個信號處理函數(shù)，進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行并不阻塞。當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時，進(jìn)程會收到一個SIGIO信號，可以在信號處理函數(shù)中調(diào)用I/O操作函數(shù)處理數(shù)據(jù)。

異步IO模型

簡介：數(shù)據(jù)拷貝的時候進(jìn)程無需阻塞。

當(dāng)一個異步過程調(diào)用發(fā)出后，調(diào)用者不能立刻得到結(jié)果。實(shí)際處理這個調(diào)用的部件在完成后，通過狀態(tài)、通知和回調(diào)來通知調(diào)用者的輸入輸出操作

同步IO引起進(jìn)程阻塞，直至IO操作完成。

異步IO不會引起進(jìn)程阻塞。

IO復(fù)用是先通過select調(diào)用阻塞。

5個I/O模型的比較：

 3. select、poll、epoll簡介

select原型說明:http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/38638183#t5

epoll模型：http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/38638183#t12

epoll跟select都能提供多路I/O復(fù)用的解決方案。在現(xiàn)在的Linux內(nèi)核里有都能夠支持，其中epoll是Linux所特有，而select則應(yīng)該是POSIX所規(guī)定，一般操作系統(tǒng)均有實(shí)現(xiàn)

select：

select本質(zhì)上是通過設(shè)置或者檢查存放fd標(biāo)志位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行下一步處理。這樣所帶來的缺點(diǎn)是：

1、 單個進(jìn)程可監(jiān)視的fd數(shù)量被限制，即能監(jiān)聽端口的大小有限。

一般來說這個數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大，具體數(shù)目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位機(jī)默認(rèn)是1024個。64位機(jī)默認(rèn)是2048.

2、 對socket進(jìn)行掃描時是線性掃描，即采用輪詢的方法，效率較低：

當(dāng)套接字比較多的時候，每次select()都要通過遍歷FD_SETSIZE個Socket來完成調(diào)度，不管哪個Socket是活躍的，都遍歷一遍。這會浪費(fèi)很多CPU時間。如果能給套接字注冊某個回調(diào)函數(shù)，當(dāng)他們活躍時，自動完成相關(guān)操作，那就避免了輪詢，這正是epoll與kqueue做的。

3、需要維護(hù)一個用來存放大量fd的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣會使得用戶空間和內(nèi)核空間在傳遞該結(jié)構(gòu)時復(fù)制開銷大

poll：

poll本質(zhì)上和select沒有區(qū)別，它將用戶傳入的數(shù)組拷貝到內(nèi)核空間，然后查詢每個fd對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備就緒則在設(shè)備等待隊(duì)列中加入一項(xiàng)并繼續(xù)遍歷，如果遍歷完所有fd后沒有發(fā)現(xiàn)就緒設(shè)備，則掛起當(dāng)前進(jìn)程，直到設(shè)備就緒或者主動超時，被喚醒后它又要再次遍歷fd。這個過程經(jīng)歷了多次無謂的遍歷。

它沒有***連接數(shù)的限制，原因是它是基于鏈表來存儲的，但是同樣有一個缺點(diǎn)：

1、大量的fd的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶態(tài)和內(nèi)核地址空間之間，而不管這樣的復(fù)制是不是有意義。

2、poll還有一個特點(diǎn)是“水平觸發(fā)”，如果報告了fd后，沒有被處理，那么下次poll時會再次報告該fd。

epoll:

epoll支持水平觸發(fā)和邊緣觸發(fā)，***的特點(diǎn)在于邊緣觸發(fā)，它只告訴進(jìn)程哪些fd剛剛變?yōu)榫托钁B(tài)，并且只會通知一次。還有一個特點(diǎn)是，epoll使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl注冊fd，一旦該fd就緒，內(nèi)核就會采用類似callback的回調(diào)機(jī)制來激活該fd，epoll_wait便可以收到通知

epoll的優(yōu)點(diǎn)：

1、沒有***并發(fā)連接的限制，能打開的FD的上限遠(yuǎn)大于1024（1G的內(nèi)存上能監(jiān)聽約10萬個端口）；

2、效率提升，不是輪詢的方式，不會隨著FD數(shù)目的增加效率下降。只有活躍可用的FD才會調(diào)用callback函數(shù)；

即Epoll***的優(yōu)點(diǎn)就在于它只管你“活躍”的連接，而跟連接總數(shù)無關(guān)，因此在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，Epoll的效率就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于select和poll。

3、 內(nèi)存拷貝，利用mmap()文件映射內(nèi)存加速與內(nèi)核空間的消息傳遞；即epoll使用mmap減少復(fù)制開銷。

select、poll、epoll 區(qū)別總結(jié)：

1、支持一個進(jìn)程所能打開的***連接數(shù)

2、FD劇增后帶來的IO效率問題

3、 消息傳遞方式

總結(jié)

綜上，在選擇select，poll，epoll時要根據(jù)具體的使用場合以及這三種方式的自身特點(diǎn)。

1、表面上看epoll的性能***，但是在連接數(shù)少并且連接都十分活躍的情況下，select和poll的性能可能比epoll好，畢竟epoll的通知機(jī)制需要很多函數(shù)回調(diào)。

2、select低效是因?yàn)槊看嗡夹枰喸?。但低效也是相對的，視情況而定，也可通過良好的設(shè)計改善