IO复用的基本概念

IO复用是一种允许单个进程或线程同时监控多个文件描述符（如套接字、管道等）的机制。通过IO复用，可以高效地检测哪些描述符就绪（可读、可写或异常），从而避免阻塞等待单个IO操作。常见的IO复用技术包括select、poll和epoll。

核心作用

IO复用的核心是解决多路IO操作时的效率问题。传统阻塞IO需要为每个描述符分配单独的线程或进程，而IO复用通过系统调用集中管理多个描述符，减少资源消耗和上下文切换开销。

常见实现方式

• select：
  通过位图监控描述符集合，支持跨平台，但存在描述符数量限制（通常1024）和线性扫描的性能问题。
  示例代码片段：

  fd_set read_fds;
  FD_ZERO(&read_fds);
  FD_SET(socket_fd, &read_fds);
  select(socket_fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL);
  

• poll：
  使用链表结构存储描述符，突破数量限制，但仍需遍历所有描述符检查就绪状态。
  示例代码片段：

  struct pollfd fds[1];
  fds[0].fd = socket_fd;
  fds[0].events = POLLIN;
  poll(fds, 1, -1);
  

• epoll（Linux特有）：
  基于事件驱动，仅返回就绪的描述符，性能更高。支持边缘触发（ET）和水平触发（LT）模式。
  示例代码片段：

  int epoll_fd = epoll_create1(0);
  struct epoll_event event;
  event.events = EPOLLIN;
  event.data.fd = socket_fd;
  epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, socket_fd, &event);
  epoll_wait(epoll_fd, &event, 1, -1);
  

适用场景

• 高并发网络服务器（如Web服务器、聊天服务）。
• 需要同时处理多个客户端连接或非阻塞IO的场景。
• 对延迟敏感且需减少线程/进程数量的应用。

优缺点对比

• 优点：
  资源占用低，避免多线程竞争；统一管理IO事件，逻辑清晰。
• 缺点：
  select/poll在大量连接时性能下降；epoll仅限Linux，跨平台需适配。

作业：