Linux网络编程——IO多路复用

[一、IO 多路复用的定义和作用](#一、IO 多路复用的定义和作用)

[二、Linux 提供的 IO 模型](#二、Linux 提供的 IO 模型)

[三、IO 多路复用之 select](#三、IO 多路复用之 select)

[1.select 的处理流程](#1.select 的处理流程)

[2.select 相关函数](#2.select 相关函数)

[四、IO 多路复用之 epoll](#四、IO 多路复用之 epoll)

[1.epoll 的处理流程](#1.epoll 的处理流程)

[2.epoll 相关函数](#2.epoll 相关函数)

[2.1 创建 epoll 集合](#2.1 创建 epoll 集合)

[2.2 管理 FD（添加 / 删除）](#2.2 管理 FD（添加 / 删除）)

[2.3 等待就绪事件](#2.3 等待就绪事件)

[五、select 与 epoll 的区别](#五、select 与 epoll 的区别)

在 Linux 网络编程中，IO 多路复用是处理高并发场景的核心技术之一。它让单线程 / 进程能同时监听多个 IO 对象（比如 socket、文件描述符），大幅提升程序的资源利用率。

一、IO 多路复用的定义和作用

定义：单线程 / 单进程同时监测多个文件描述符（FD），判断哪些可以执行 IO 操作的能力。
核心作用 ：
1. 用在 TCP Server 中，同时处理多个客户端请求；
2. 对多个阻塞设备做 IO：哪个设备数据先就绪（可读 / 可写），就优先处理。

Linux 下常见的 IO 模型有 5 种，其中IO 多路复用是高并发场景的首选：

select 是 IO 多路复用的经典实现，核心是轮询检测 FD 集合。

cpp 复制代码

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

**功能：**阻塞等待，检测集合中就绪的 FD；
参数：
- nfds：监听的最大 FD+1；
- readfds/writefds/exceptfds：读 / 写 / 异常 FD 集合；
- timeout：超时时间（NULL 表示一直阻塞）；
辅助函数：
- FD_ZERO(fd_set *set)：清空 FD 集合；
- FD_SET(int fd, fd_set *set)：将 FD 加入集合；
- FD_CLR(int fd, fd_set *set)：从集合中移除 FD；
- FD_ISSET(int fd, fd_set *set)：判断 FD 是否在集合中。

epoll 是 select 的 "加强版"，专为高并发设计，核心是事件驱动 + 主动上报。

cpp 复制代码

int epoll_create(int size);

cpp 复制代码

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

**功能：**向集合中添加或删除文件描述
参数：
- size：指定集合的大小
- op：
  - EPOLL_CTL_ADD：添加描述描述符到集合
  - EPOLL_CTL_DEL ：从集合中删除文件描述符
- fd：关心的文件描述符
- event：监听的事件
  *
  cpp 复制代码
```
struct epoll_event {
    uint32_t events; // 关心读（EPOLLIN），写（EPOLLOUT）
    epoll_data_t data; // 用户自定义数据，方便后期查找
};
```
返回值：
- 0：成功
- -1：错误

cpp 复制代码

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

**功能：**等待 io 事件的到来，阻塞函数
参数：
- epfd：需要检测的集合
- events：当有 io 事件到来时，存储准备（可读或可写）就绪的文件描述符数组
- maxevents：events 数组的大小
- timeout ：超时值设置。单位 ms（毫秒）（-1：阻塞版本）
返回值：
- >0：集合中准备就绪的文件描述符的个数
- 0：超时
- -1：错误