一、IO多路复用
（1）定义
单线程或单进程同时监测若干个文件描述符是否可以执行IO操作的能力
（2）作用
应用程序通常需要处理来自多条事件流中的事件，比如我现在用的电脑，需要同时处理键盘鼠标的输入、中断信号等等事件，再比如web服务器如nginx，需要同时处理来来自N个客户端的事件。
二、IO模型分类
1、阻塞IO
2、非阻塞IO EAGAIN 忙等待 errno
3、信号驱动IOSIGIO用的相对少(了解)
4、并行模型进程，线程
5、IO多路复用select、poll、epoll
三、fcntl函数
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, .. /* arg */ );
功能：
修改指定文件的属性信息。
参数：
fd 要调整的文件描述符
cmd 要调整的文件属性宏名称，可变长的属性值参数。
返回值：
成功 不一定，看cmd
失败 -1
四、IO多路复用
1. select
特点
（1）机制：select 通过一个文件描述符集合（fd_set）来管理需要监视的文件描述符。
（2）使用方式：调用 select 函数时，传入一个文件描述符集合，select 会阻塞直到集合中的某个文件描述符准备好进行 I/O 操作。
（3）性能：select 的性能随着监视的文件描述符数量增加而下降。每次调用 select 时，都需要遍历整个文件描述符集合，这在文件描述符数量较多时会变得低效。
（4）最大文件描述符限制：select 的最大文件描述符数量通常受限于系统定义的 FD_SETSIZE，通常是 1024。
示例代码
#include <stdio.h>
#include <sys/select.h>
#include <unistd.h>
int main() {
fd_set readfds;
struct timeval tv;
int ret;
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(0, &readfds); // 添加标准输入
tv.tv_sec = 5; // 设置超时时间为 5 秒
tv.tv_usec = 0;
ret = select(1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
if (ret == -1) {
perror("select");
} else if (ret == 0) {
printf("Timeout occurred! No data after 5 seconds.\n");
} else {
if (FD_ISSET(0, &readfds)) {
printf("Data is available now.\n");
}
}
return 0;
}
2. epoll
特点
（1）机制：epoll 通过一个文件描述符（epoll 文件描述符）来管理需要监视的文件描述符集合。epoll 使用事件驱动的方式，当文件描述符准备好时，会将事件存储在一个就绪列表中。
（2）使用方式：首先创建一个 epoll 文件描述符，然后将需要监视的文件描述符注册到 epoll 实例中。调用 epoll_wait 时，epoll 会返回已经准备好进行 I/O 操作的文件描述符。
（3）性能：epoll 的性能优于 select，尤其是在监视大量文件描述符时。epoll 不需要每次调用时都遍历整个文件描述符集合，而是直接返回就绪的文件描述符。
（4）无最大文件描述符限制：epoll 没有固定的文件描述符数量限制，可以监视更多的文件描述符。
示例代码
#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>
#define MAX_EVENTS 10
int main() {
int epfd = epoll_create1(0);
if (epfd == -1) {
perror("epoll_create1");
return 1;
}
struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = 0; // 添加标准输入
if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &ev) == -1) {
perror("epoll_ctl");
close(epfd);
return 1;
}
int nfds;
while (1) {
nfds = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENTS, -1);
if (nfds == -1) {
perror("epoll_wait");
close(epfd);
return 1;
}
for (int n = 0; n < nfds; ++n) {
if (events[n].data.fd == 0) {
printf("Data is available now.\n");
}
}
}
close(epfd);
return 0;
}
3. 对比
|-----------|------------------|-----------------|
| 特性 | select | epoll |
| 机制 | 文件描述符集合 | 事件驱动 |
| 性能 | 随文件描述符数量增加而下降 | 高效，适用于大量文件描述符 |
| 最大文件描述符限制 | 通常为 1024 | 无固定限制 |
| 使用方式 | 遍历文件描述符集合 | 直接返回就绪的文件描述符 |
| 返回值 | 返回就绪的文件描述符数量 | 返回就绪的文件描述符数量 |
| 超时机制 | 支持超时 | 支持超时 |
| 资源消耗 | 每次调用都需要复制文件描述符集合 | 仅在文件描述符准备好时返回事件 |