Go 的 IO 多路复用

Go 的 IO 多路复用 、epoll vs select 差异，以及 Go runtime 中是如何使用它们的。

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✅ 一、什么是 IO 多路复用？

IO 多路复用解决的问题是：

一个线程同时监听多个文件描述符（socket 等）的 IO 状态变化

不需要为每个连接创建一个线程或阻塞在一个 IO 上

常见系统调用：

• select
• poll
• epoll（Linux）
• kqueue（BSD / macOS）
• IOCP（Windows）

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✅ 二、select vs epoll 区别（重点）

对比项	select	epoll
支持的 fd 数量	有上限，一般1024	理论无限（由系统内存决定）
时间复杂度	O(n) 每次扫描全部 fd	O(1) 回调通知，只处理活跃 fd
内核与用户态交互	每次都复制整个 fd 集合	使用内核维护红黑树和就绪链表，无需重复传输大量数据
触发模式	只支持 水平触发	支持 水平触发 + 边缘触发（更高效）
资源消耗	大，重复构造 fd 集合	小，只在 add/del 时修改
大并发性能	差	优秀，适合 10w+ 连接

一句总结：

select：每次全部扫描
epoll：事件通知，只处理变化的 FD

⇒ 大并发下 epoll 优势极大

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✅ 三、为什么 Go 用 epoll（Linux）？

Go 的网络模型是 goroutine + epoll/kqueue + 协程调度器：

用户写代码：阻塞 I/O
↓
Go runtime：用 epoll/kqueue 监控 socket
↓
有事件就唤醒对应的 goroutine

实际上，netpoller 负责底层事件循环：

平台	多路复用机制
Linux	epoll
macOS / FreeBSD	kqueue
Windows	IOCP

你写的看似阻塞的 conn.Read() 实际是：

• goroutine 被 park（挂起）
• IO 可读时，epoll 通知 runtime
• runtime 唤醒该 goroutine

Goroutine ≠系统线程

一个线程同时调度成千上万 goroutines

✅ 所以 Go 在高并发网络服务中天生强大。

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✅ 四、代码层使用体验

你写的代码不需要关心 epoll：

for {
    n, err := conn.Read(buf)
    if err != nil {
        return
    }
    fmt.Printf("read %d bytes\n", n)
}

Go runtime 自动协程化。

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✅ 五、什么时候 select 仍会被使用？

• 小规模 fd 管理，简单快速
• 跨平台兼容
• Go 内部在 netpoll 未启用场景下 fallback

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✅ 六、一句话总结

select 采用轮询，fd 数量有限且 O(n) 性能差；

epoll 采用事件回调，仅返回活跃 fd，支持更大并发；

Go 的 Runtime 在 Linux 上使用 epoll 实现 IO 多路复用，协程调度隐藏了异步 IO 的复杂性，使阻塞 API 实际是高效的事件驱动模型。

实际编码中为什么感受不到?

理解 Go 网络模型的核心：

Go 代码里看不到 select / epoll，但它们的特征仍然"渗透"在你的代码行为里。

我们从 开发者视角 和 底层表现 两个层面看。

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✅ 一、Go 层看不到 epoll/select，但它们在底层驱动

代码可能长这样：

for {
    conn, err := listener.Accept()
    if err != nil {
        continue
    }
    go handle(conn)
}

func handle(conn net.Conn) {
    buf := make([]byte, 1024)
    for {
        n, err := conn.Read(buf)
        if err != nil {
            return
        }
        conn.Write(buf[:n])
    }
}

看起来是同步阻塞式写法：

• Accept() 阻塞
• Read() 阻塞
• Write() 阻塞

👉 但在 Go runtime 底层：

• 每个 goroutine 被 runtime 管理；
• netpoll 使用 epoll（Linux） / kqueue（macOS） / IOCP（Windows）；
• 当 IO 不可读/写时，goroutine 被"挂起"（park）；
• 事件到达后，runtime 唤醒对应 goroutine。

所以：

阻塞 API，非阻塞执行。

这就是 Go 的"同步写法 + 异步模型"特征。