思维导图1：

思维导图2：

高效处理多路文件IO：select、poll和epoll模型详解

在现代网络编程中，高效地监视多个文件描述符的IO状态（如可读、可写、异常）是至关重要的。本文将详细介绍三种常用的多路文件IO模型：select、poll和epoll，并比较它们的优缺点和适用场景。

目标

我们的目标是实现一个高效的系统，能够同时监视多个文件描述符的IO状态，以便及时响应各种网络事件。

select模型

工作流程

1. 创建并初始化描述符集合：

   • 创建一个描述符集合，用于存放需要监视的描述符。

2. 调用select：

   • 使用select函数监视描述符集合中的文件描述符，检查它们是否处于可读、可写或异常状态。

3. 检查描述符状态：

   • 检查服务器套接字、标准输入流和客户端套接字是否激活。

函数原型

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

poll模型

工作流程

1. 创建并初始化pollfd数组：

   • 创建一个pollfd数组，用于存放需要监视的描述符。

2. 调用poll：

   • 使用poll函数监视pollfd数组中的文件描述符，检查它们是否处于可读、可写或异常状态。

3. 遍历检查revents：

   • 遍历pollfd数组，检查每个描述符的revents字段，判断其状态。

函数原型

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

epoll模型

工作流程

1. 创建epfd：

   • 使用epoll_create函数创建一个监视列表，用于存放需要监视的描述符。

2. 添加/修改/删除监视描述符：

   • 使用epoll_ctl函数向监视列表中添加、修改或删除描述符。

3. 调用epoll_wait：

   • 使用epoll_wait函数监视监视列表中的描述符，返回就绪的描述符数量。

4. 直接获取激活事件的数组：

   • 遍历返回的事件数组，处理每个就绪的描述符。

函数原型

int epoll_create(int size);
int epoll_create1(int flags);
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

总结

• select模型：适用于描述符数量较少的场景，但在描述符数量较多时性能会下降。

• poll模型：解决了select模型中描述符数量限制的问题，但在大量描述符时仍然存在性能瓶颈。

• epoll模型：在Linux系统中表现最佳，适用于高并发场景，能够高效地处理大量描述符。

通过对比这三种模型，我们可以根据具体需求选择最适合的多路文件IO模型，以实现高效的网络编程。