I/O 多路復(fù)用技術(shù)是為了解決進(jìn)程或線程阻塞到某個 I/O 系統(tǒng)調(diào)用而出現(xiàn)的技術(shù)，使進(jìn)程不阻塞于某個特定的 I/O 系統(tǒng)調(diào)用

select()，poll()，epoll()都是I/O多路復(fù)用的機(jī)制。I/O多路復(fù)用通過一種機(jī)制，可以監(jiān)視多個描述符，一旦某個描述符就緒（一般是讀就緒或者寫就緒，就是這個文件描述符進(jìn)行讀寫操作之前），能夠通知程序進(jìn)行相應(yīng)的讀寫操作。

但select()，poll()，epoll()本質(zhì)上都是同步I/O，因?yàn)樗麄兌夹枰谧x寫事件就緒后自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫，也就是說這個讀寫過程是阻塞的，而異步I/O則無需自己負(fù)責(zé)進(jìn)行讀寫，異步I/O的實(shí)現(xiàn)會負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到用戶空間。

什么是同步或異步？

同步

同步，可以理解為在執(zhí)行完一個函數(shù)或方法之后，一直等待系統(tǒng)返回值或消息，這時程序是出于阻塞的，只有接收到返回的值或消息后才往下執(zhí)行其他的命令。

同步，就是實(shí)時處理（如打電話），比如服務(wù)器一接收客戶端請求，馬上響應(yīng)，這樣客戶端可以在最短的時間內(nèi)得到結(jié)果，但是如果多個客戶端，或者一個客戶端發(fā)出的請求很頻繁，服務(wù)器無法同步處理，就會造成涌塞。

同步如打電話，通信雙方不能斷（我們是同時進(jìn)行，同步），你一句我一句，這樣的好處是，對方想表達(dá)的信息我馬上能收到，但是，我在打著電話，我無法做別的事情。

異步

異步，執(zhí)行完函數(shù)或方法后，不必阻塞性地等待返回值或消息，只需要向系統(tǒng)委托一個異步過程，那么當(dāng)系統(tǒng)接收到返回值或消息時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)委托的異步過程，從而完成一個完整的流程。

異步，就是分時處理（如收發(fā)短信），服務(wù)器接收到客戶端請求后并不是立即處理，而是等待服務(wù)器比較空閑的時候加以處理，可以避免涌塞。

異步如收發(fā)收短信，對比打電話，打電話我一定要在電話的旁邊聽著，保證雙方都在線，而收發(fā)短信，對方不用保證此刻我一定在手機(jī)旁，同時，我也不用時刻留意手機(jī)有沒有來短信。這樣的話，我看著視頻，然后來了短信，我就處理短信（也可以不處理），接著再看視頻。

總結(jié)：

對于寫程序，同步往往會阻塞，沒有數(shù)據(jù)過來，我就等著，異步則不會阻塞，沒數(shù)據(jù)來我干別的事，有數(shù)據(jù)來去處理這些數(shù)據(jù)。

同步在一定程度上可以看做是單線程，這個線程請求一個方法后就待這個方法給他回復(fù)，否則他不往下執(zhí)行。

異步在一定程度上可以看做是多線程的，請求一個方法后，就不管了，繼續(xù)執(zhí)行其他的方法。

I/O 多路復(fù)用

與多線程和多進(jìn)程相比，I/O 多路復(fù)用的最大優(yōu)勢是系統(tǒng)開銷小，系統(tǒng)不需要建立新的進(jìn)程或者線程，也不必維護(hù)這些線程和進(jìn)程。

select

原型：

#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
 
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

功能：
監(jiān)視并等待多個文件描述符的屬性變化（可讀、可寫或錯誤異常）。

select()函數(shù)監(jiān)視的文件描述符分 3 類，分別是：writefds、readfds、和 exceptfds。

調(diào)用后 select() 函數(shù)會阻塞，直到有描述符就緒（有數(shù)據(jù)可讀、可寫、或者有錯誤異常），或者超時（ timeout 指定等待時間），函數(shù)才返回。當(dāng) select()函數(shù)返回后，可以通過遍歷 fdset，來找到就緒的描述符。

參數(shù)：
1、nfds: 要監(jiān)視的文件描述符的范圍，一般取監(jiān)視的描述符數(shù)的最大值+1，如這里寫 10， 這樣的話，描述符 0，1, 2 …… 9 都會被監(jiān)視，在 Linux 上最大值一般為1024。
2、readfd: 監(jiān)視的可讀描述符集合，只要有文件描述符即將進(jìn)行讀操作，這個文件描述符就存儲到這。
3、writefds: 監(jiān)視的可寫描述符集合。
4、exceptfds: 監(jiān)視的錯誤異常描述符集合

中間的三個參數(shù) readfds、writefds 和 exceptfds 指定我們要讓內(nèi)核監(jiān)測讀、寫和異常條件的描述字。如果不需要使用某一個的條件，就可以把它設(shè)為空指針（ NULL ）。集合fd_set 中存放的是文件描述符，可通過以下四個宏進(jìn)行設(shè)置：

void FD_ZERO(fd_set *fdset); //清空集合
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);//將一個給定的文件描述符加入集合之中
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);//將一個給定的文件描述符從集合中刪除
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); // 檢查集合中指定的文件描述符是否可以讀寫 

5、timeout: 超時時間，它告知內(nèi)核等待所指定描述字中的任何一個就緒可花多少時間。其 timeval 結(jié)構(gòu)用于指定這段時間的秒數(shù)和微秒數(shù)。

struct timeval {
    long    tv_sec;         /*秒 */
    long    tv_usec;        /* 微妙 */
};

這個參數(shù)有三種可能：
1）永遠(yuǎn)等待下去：僅在有一個描述字準(zhǔn)備好 I/O 時才返回。為此，把該參數(shù)設(shè)置為空指針 NULL。
2）等待固定時間：在指定的固定時間（ timeval 結(jié)構(gòu)中指定的秒數(shù)和微秒數(shù)）內(nèi)，在有一個描述字準(zhǔn)備好 I/O 時返回，如果時間到了，就算沒有文件描述符發(fā)生變化，這個函數(shù)會返回 0。
3）根本不等待（不阻塞）：檢查描述字后立即返回，這稱為輪詢。為此，struct timeval變量的時間值指定為 0 秒 0 微秒，文件描述符屬性無變化返回 0，有變化返回準(zhǔn)備好的描述符數(shù)量。

返回值：
成功：就緒描述符的數(shù)目，超時返回 0，
出錯：-1

select實(shí)例

同時循環(huán)讀取標(biāo)準(zhǔn)輸入的內(nèi)容，讀取有名管道的內(nèi)容，默認(rèn)的情況下，標(biāo)準(zhǔn)輸入沒有內(nèi)容，read()時會阻塞，同樣的，有名管道如果沒有內(nèi)容，read()也會阻塞，我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)循環(huán)讀取這兩者的內(nèi)容呢？最簡單的方法是，開兩個線程，一個線程循環(huán)讀標(biāo)準(zhǔn)輸入的內(nèi)容，一個線程循環(huán)讀有名管道的內(nèi)容。

#include <sys/select.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    fd_set rfds;
    struct timeval tv;
    int ret;
    int fd;
    
    ret = mkfifo("test_fifo", 0666); // 創(chuàng)建有名管道
    if(ret != 0){
        perror("mkfifo：");
    }
    
    fd = open("test_fifo", O_RDWR); // 讀寫方式打開管道
    if(fd < 0){
        perror("open fifo");
        return -1;
    }
    
    ret = 0;
    
    while(1){
        // 這部分內(nèi)容，要放在while(1)里面
        FD_ZERO(&rfds);     // 清空
        FD_SET(0, &rfds);   // 標(biāo)準(zhǔn)輸入描述符 0 加入集合
        FD_SET(fd, &rfds);  // 有名管道描述符 fd 加入集合
        
        // 超時設(shè)置
        tv.tv_sec = 1;
        tv.tv_usec = 0;
        
        // 監(jiān)視并等待多個文件（標(biāo)準(zhǔn)輸入，有名管道）描述符的屬性變化（是否可讀）
        // 沒有屬性變化，這個函數(shù)會阻塞，直到有變化才往下執(zhí)行，這里沒有設(shè)置超時
        // FD_SETSIZE 為 <sys/select.h> 的宏定義，值為 1024
        ret = select(FD_SETSIZE, &rfds, NULL, NULL, NULL);
        //ret = select(FD_SETSIZE, &rfds, NULL, NULL, &tv);
        
        if(ret == -1){ // 出錯
            perror("select()");
        }else if(ret > 0){ // 準(zhǔn)備就緒的文件描述符
            
            char buf[100] = {0};
            if( FD_ISSET(0, &rfds) ){ // 標(biāo)準(zhǔn)輸入
                read(0, buf, sizeof(buf));
                printf("stdin buf = %s\n", buf);
                
            }else if( FD_ISSET(fd, &rfds) ){ // 有名管道
                read(fd, buf, sizeof(buf));
                printf("fifo buf = %s\n", buf);
            }
            
        }else if(0 == ret){ // 超時
            printf("time out\n");
        }
        
    }
    
    return 0;
}

當(dāng)前終端運(yùn)行此程序，另一終端運(yùn)行一個往有名管道寫內(nèi)容的程序，運(yùn)行結(jié)果如下：

image.png

另一個終端往有名管道寫的程序代碼：

#include <sys/select.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    //select_demo(8);
    
    fd_set rfds;
    struct timeval tv;
    int ret;
    int fd;
    
    ret = mkfifo("test_fifo", 0666); // 創(chuàng)建有名管道
    if(ret != 0){
        perror("mkfifo：");
    }
    
    fd = open("test_fifo", O_RDWR); // 讀寫方式打開管道
    if(fd < 0){
        perror("open fifo");
        return -1;
    }
    
    while(1){
        char *str = "this is for test";
        write(fd, str, strlen(str)); // 往管道里寫內(nèi)容
        printf("after write to fifo\n");
        sleep(5);
    }
    
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

image.png

select()目前幾乎在所有的平臺上支持，其良好跨平臺支持也是它的一個優(yōu)點(diǎn)。

select()的缺點(diǎn)在于：
1）每次調(diào)用 select()，都需要把 fd 集合從用戶態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài)，這個開銷在 fd 很多時會很大，同時每次調(diào)用 select() 都需要在內(nèi)核遍歷傳遞進(jìn)來的所有 fd，這個開銷在 fd 很多時也很大。
2）單個進(jìn)程能夠監(jiān)視的文件描述符的數(shù)量存在最大限制，在 Linux 上一般為 1024，可以通過修改宏定義甚至重新編譯內(nèi)核的方式提升這一限制，但是這樣也會造成效率的降低。

poll

select() 和 poll() 系統(tǒng)調(diào)用的本質(zhì)一樣，前者在 BSD UNIX 中引入的，后者在 System V 中引入的。

poll的機(jī)制與 select類似，與 select在本質(zhì)上沒有多大差別，管理多個描述符也是進(jìn)行輪詢，根據(jù)描述符的狀態(tài)進(jìn)行處理，但是 poll() 沒有最大文件描述符數(shù)量的限制（但是數(shù)量過大后性能也是會下降）。

poll和 select同樣存在一個缺點(diǎn)就是，包含大量文件描述符的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶態(tài)和內(nèi)核的地址空間之間，而不論這些文件描述符是否就緒，它的開銷隨著文件描述符數(shù)量的增加而線性增大。

原型：

#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

功能：
監(jiān)視并等待多個文件描述符的屬性變化。

參數(shù)：

1、fds: 不同與 select() 使用三個位圖來表示三個 fdset 的方式，poll() 使用一個 pollfd 的指針實(shí)現(xiàn)。一個 pollfd 結(jié)構(gòu)體數(shù)組，其中包括了你想測試的文件描述符和事件, 事件由結(jié)構(gòu)中事件域 events 來確定，調(diào)用后實(shí)際發(fā)生的時間將被填寫在結(jié)構(gòu)體的 revents 域。

struct pollfd {
    int   fd;         /* 文件描述符 */
    short events;     /* 等待的事件 */
    short revents;    /* 實(shí)際發(fā)生了的事件 */
};

fd：每一個 pollfd 結(jié)構(gòu)體指定了一個被監(jiān)視的文件描述符，可以傳遞多個結(jié)構(gòu)體，指示 poll() 監(jiān)視多個文件描述符。
events：每個結(jié)構(gòu)體的 events 域是監(jiān)視該文件描述符的事件掩碼，由用戶來設(shè)置這個域。events 等待事件的掩碼取值如下：

1)處理輸入
POLLIN 普通或優(yōu)先級帶數(shù)據(jù)可讀
POLLRDNORM 普通數(shù)據(jù)可讀
POLLRDBAND 優(yōu)先級帶數(shù)據(jù)可讀
POLLPRI 高優(yōu)先級數(shù)據(jù)可讀

2)處理輸出：
POLLOUT 普通或優(yōu)先級帶數(shù)據(jù)可寫
POLLWRNORM 普通數(shù)據(jù)可寫
POLLWRBAND 優(yōu)先級帶數(shù)據(jù)可寫

3)處理錯誤：
POLLERR發(fā)生錯誤
POLLHUP發(fā)生掛起
POLLVAL 描述字不是一個打開的文件

poll() 處理三個級別的數(shù)據(jù)，普通 normal，優(yōu)先級帶 priority band，高優(yōu)先級 high priority，這些都是出于流的實(shí)現(xiàn)。

POLLIN | POLLPRI 等價于 select() 的讀事件
POLLOUT | POLLWRBAND 等價于 select() 的寫事件
POLLIN 等價于 POLLRDNORM | POLLRDBAND
POLLOUT 則等價于 POLLWRNORM 。
例如，要同時監(jiān)視一個文件描述符是否可讀和可寫，我們可以設(shè)置 events 為 POLLIN | POLLOUT。

revents：revents 域是文件描述符的操作結(jié)果事件掩碼，內(nèi)核在調(diào)用返回時設(shè)置這個域。events 域中請求的任何事件都可能在 revents 域中返回。

每個結(jié)構(gòu)體的 events 域是由用戶來設(shè)置，告訴內(nèi)核我們關(guān)注的是什么，而 revents 域是返回時內(nèi)核設(shè)置的，以說明對該描述符發(fā)生了什么事件。

2、nfds: 用來指定第一個參數(shù)數(shù)組元素個數(shù)。

3、timeout: 指定等待的毫秒數(shù)，無論 I/O 是否準(zhǔn)備好，poll() 都會返回。當(dāng)?shù)却龝r間為 0 時，poll() 函數(shù)立即返回，為 -1 則使 poll() 一直阻塞直到一個指定事件發(fā)生。

返回值：
成功時，poll() 返回結(jié)構(gòu)體中 revents 域不為 0 的文件描述符個數(shù)；如果在超時前沒有任何事件發(fā)生，poll()返回 0；
失敗時，poll() 返回 -1，并設(shè)置 errno 為下列值之一：

EBADF：一個或多個結(jié)構(gòu)體中指定的文件描述符無效。
EFAULT：fds 指針指向的地址超出進(jìn)程的地址空間。
EINTR：請求的事件之前產(chǎn)生一個信號，調(diào)用可以重新發(fā)起。
EINVAL：nfds 參數(shù)超出 PLIMIT_NOFILE 值。
ENOMEM：可用內(nèi)存不足，無法完成請求。

修改之前的例子，改為用 poll() 實(shí)現(xiàn)：

#include <poll.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    
    int ret;
    int fd;
    struct pollfd fds[2]; // 監(jiān)視文件描述符結(jié)構(gòu)體，2 個元素
    
    ret = mkfifo("test_fifo", 0666); // 創(chuàng)建有名管道
    if(ret != 0){
        perror("mkfifo：");
    }
    
    fd = open("test_fifo", O_RDWR); // 讀寫方式打開管道
    if(fd < 0){
        perror("open fifo");
        return -1;
    }
    
    ret = 0;
    
    fds[0].fd = 0;   // 標(biāo)準(zhǔn)輸入
    fds[1].fd = fd;  // 有名管道
    
    fds[0].events = POLLIN; // 普通或優(yōu)先級帶數(shù)據(jù)可讀
    fds[1].events = POLLIN; // 普通或優(yōu)先級帶數(shù)據(jù)可讀
    
    while(1){
        
        // 監(jiān)視并等待多個文件（標(biāo)準(zhǔn)輸入，有名管道）描述符的屬性變化（是否可讀）
        // 沒有屬性變化，這個函數(shù)會阻塞，直到有變化才往下執(zhí)行，這里沒有設(shè)置超時
        ret = poll(fds, 2, -1);
        //ret = poll(&fd, 2, 1000);
        
        if(ret == -1){ // 出錯
            perror("poll()");
        }else if(ret > 0){ // 準(zhǔn)備就緒的文件描述符
            
            char buf[100] = {0};
            if( ( fds[0].revents & POLLIN ) ==  POLLIN ){ // 標(biāo)準(zhǔn)輸入
                read(0, buf, sizeof(buf));
                printf("stdin buf = %s\n", buf);
                
            }else if( ( fds[1].revents & POLLIN ) ==  POLLIN ){ // 有名管道
                read(fd, buf, sizeof(buf));
                printf("fifo buf = %s\n", buf);
            }
            
        }else if(0 == ret){ // 超時
            printf("time out\n");
        }
        
    }
    
    return 0;
}

poll() 的實(shí)現(xiàn)和 select() 非常相似，只是描述 fd 集合的方式不同，poll() 使用 pollfd 結(jié)構(gòu)而不是 select() 的 fd_set 結(jié)構(gòu)，其他的都差不多。

epoll

epoll 是在 2.6 內(nèi)核中提出的，是之前的 select() 和 poll() 的增強(qiáng)版本。

相對于 select() 和 poll() 來說，epoll 更加靈活，沒有描述符限制。epoll 使用一個文件描述符管理多個描述符，將用戶關(guān)系的文件描述符的事件存放到內(nèi)核的一個事件表中，這樣在用戶空間和內(nèi)核空間的 copy 只需一次。

epoll 操作過程需要三個接口，分別如下：

#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);
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);

epoll_create

int epoll_create(int size);

功能：
該函數(shù)生成一個 epoll 專用的文件描述符（創(chuàng)建一個 epoll 的句柄）。

參數(shù)：
size: 用來告訴內(nèi)核這個監(jiān)聽的數(shù)目一共有多大，參數(shù) size 并不是限制了 epoll 所能監(jiān)聽的描述符最大個數(shù)，只是對內(nèi)核初始分配內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一個建議。自從 linux 2.6.8 之后，size 參數(shù)是被忽略的，也就是說可以填只有大于 0 的任意值。需要注意的是，當(dāng)創(chuàng)建好 epoll 句柄后，它就是會占用一個 fd 值，在 linux 下如果查看 /proc/進(jìn)程 id/fd/，是能夠看到這個 fd 的，所以在使用完 epoll 后，必須調(diào)用 close() 關(guān)閉，否則可能導(dǎo)致 fd 被耗盡。

返回值：
成功：epoll 專用的文件描述符
失敗：-1

epoll_ctl

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

功能：
epoll 的事件注冊函數(shù)，它不同于 select() 是在監(jiān)聽事件時告訴內(nèi)核要監(jiān)聽什么類型的事件，而是在這里先注冊要監(jiān)聽的事件類型。

參數(shù)：
1、epfd: epoll 專用的文件描述符，epoll_create()的返回值
2、op: 表示動作，用三個宏來表示：

EPOLL_CTL_ADD：注冊新的 fd 到 epfd 中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已經(jīng)注冊的fd的監(jiān)聽事件；
EPOLL_CTL_DEL：從 epfd 中刪除一個 fd；

3、fd: 需要監(jiān)聽的文件描述符
4、event: 告訴內(nèi)核要監(jiān)聽什么事件，struct epoll_event 結(jié)構(gòu)如下：

// 保存觸發(fā)事件的某個文件描述符相關(guān)的數(shù)據(jù)（與具體使用方式有關(guān)）
typedef union epoll_data {
    void *ptr;
    int fd;
    __uint32_t u32;
    __uint64_t u64;
} epoll_data_t;

// 感興趣的事件和被觸發(fā)的事件
struct epoll_event {
    __uint32_t events; /* Epoll events */
    epoll_data_t data; /* User data variable */
};

events 可以是以下幾個宏的集合：

EPOLLIN ：表示對應(yīng)的文件描述符可以讀（包括對端 SOCKET 正常關(guān)閉）；
EPOLLOUT：表示對應(yīng)的文件描述符可以寫；
EPOLLPRI：表示對應(yīng)的文件描述符有緊急的數(shù)據(jù)可讀（這里應(yīng)該表示有帶外數(shù)據(jù)到來）；
EPOLLERR：表示對應(yīng)的文件描述符發(fā)生錯誤；
EPOLLHUP：表示對應(yīng)的文件描述符被掛斷；
EPOLLET ：將 EPOLL 設(shè)為邊緣觸發(fā)(Edge Triggered)模式，這是相對于水平觸發(fā)(Level Triggered)來說的。
EPOLLONESHOT：只監(jiān)聽一次事件，當(dāng)監(jiān)聽完這次事件之后，如果還需要繼續(xù)監(jiān)聽這個 socket 的話，需要再次把這個 socket 加入到 EPOLL 隊(duì)列里

返回值：成功：0，失敗：-1

epoll_wait

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

功能：
等待事件的產(chǎn)生，收集在 epoll 監(jiān)控的事件中已經(jīng)發(fā)送的事件，類似于 select() 調(diào)用。

參數(shù)：
1、epfd: epoll 專用的文件描述符，epoll_create()的返回值
2、events: 分配好的 epoll_event 結(jié)構(gòu)體數(shù)組，epoll 將會把發(fā)生的事件賦值到events 數(shù)組中（events 不可以是空指針，內(nèi)核只負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)復(fù)制到這個 events 數(shù)組中，不會去幫助我們在用戶態(tài)中分配內(nèi)存）。
3、maxevents: maxevents 告之內(nèi)核這個 events 有多大 。
4、timeout: 超時時間，單位為毫秒，為 -1 時，函數(shù)為阻塞

返回值：
成功：返回需要處理的事件數(shù)目，如返回 0 表示已超時。
失敗：-1

epoll 對文件描述符的操作有兩種模式：LT（level trigger）和 ET（edge trigger）。LT 模式是默認(rèn)模式，LT 模式與 ET 模式的區(qū)別如下：

LT 模式：當(dāng) epoll_wait 檢測到描述符事件發(fā)生并將此事件通知應(yīng)用程序，應(yīng)用程序可以不立即處理該事件。下次調(diào)用 epoll_wait 時，會再次響應(yīng)應(yīng)用程序并通知此事件。

ET 模式：當(dāng) epoll_wait 檢測到描述符事件發(fā)生并將此事件通知應(yīng)用程序，應(yīng)用程序必須立即處理該事件。如果不處理，下次調(diào)用 epoll_wait 時，不會再次響應(yīng)應(yīng)用程序并通知此事件。

ET 模式在很大程度上減少了 epoll 事件被重復(fù)觸發(fā)的次數(shù)，因此效率要比 LT 模式高。epoll 工作在 ET 模式的時候，必須使用非阻塞套接口，以避免由于一個文件句柄的阻塞讀/阻塞寫操作把處理多個文件描述符的任務(wù)餓死。

再次修改之前的例子，改為用 epoll 實(shí)現(xiàn)：

#include <sys/epoll.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    
    int ret;
    int fd;
    
    ret = mkfifo("test_fifo", 0666); // 創(chuàng)建有名管道
    if(ret != 0){
        perror("mkfifo：");
    }
    
    fd = open("test_fifo", O_RDWR); // 讀寫方式打開管道
    if(fd < 0){
        perror("open fifo");
        return -1;
    }
    
    ret = 0;
    struct epoll_event event;   // 告訴內(nèi)核要監(jiān)聽什么事件
    struct epoll_event wait_event;
    
    
    int epfd = epoll_create(10); // 創(chuàng)建一個 epoll 的句柄，參數(shù)要大于 0， 沒有太大意義
    if( -1 == epfd ){
        perror ("epoll_create");
        return -1;
    }
    
    event.data.fd = 0;     // 標(biāo)準(zhǔn)輸入
    event.events = EPOLLIN; // 表示對應(yīng)的文件描述符可以讀
    
    // 事件注冊函數(shù)，將標(biāo)準(zhǔn)輸入描述符 0 加入監(jiān)聽事件
    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &event);
    if(-1 == ret){
        perror("epoll_ctl");
        return -1;
    }
    
    event.data.fd = fd;     // 有名管道
    event.events = EPOLLIN; // 表示對應(yīng)的文件描述符可以讀
    
    // 事件注冊函數(shù)，將有名管道描述符 fd 加入監(jiān)聽事件
    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);
    if(-1 == ret){
        perror("epoll_ctl");
        return -1;
    }
    
    ret = 0;
    
    while(1){
        
        
        // 監(jiān)視并等待多個文件（標(biāo)準(zhǔn)輸入，有名管道）描述符的屬性變化（是否可讀）
        // 沒有屬性變化，這個函數(shù)會阻塞，直到有變化才往下執(zhí)行，這里沒有設(shè)置超時
        ret = epoll_wait(epfd, &wait_event, 2, -1);
        //ret = epoll_wait(epfd, &wait_event, 2, 1000);
        
        if(ret == -1){ // 出錯
            close(epfd);
            perror("epoll");
        }else if(ret > 0){ // 準(zhǔn)備就緒的文件描述符
            
            char buf[100] = {0};
            
            if( ( 0 == wait_event.data.fd ) 
                    && ( EPOLLIN == wait_event.events & EPOLLIN ) ){ // 標(biāo)準(zhǔn)輸入
                
                read(0, buf, sizeof(buf));
                printf("stdin buf = %s\n", buf);
                
            }else if( ( fd == wait_event.data.fd ) 
                      && ( EPOLLIN == wait_event.events & EPOLLIN ) ){ // 有名管道
                
                read(fd, buf, sizeof(buf));
                printf("fifo buf = %s\n", buf);
                
            }
            
        }else if(0 == ret){ // 超時
            printf("time out\n");
        }
        
    }
   
    close(epfd);
    
    return 0;
}

在 select/poll中，進(jìn)程只有在調(diào)用一定的方法后，內(nèi)核才對所有監(jiān)視的文件描述符進(jìn)行掃描，而 epoll() 事先通過 epoll_ctl() 來注冊一個文件描述符，一旦基于某個文件描述符就緒時，內(nèi)核會采用類似 callback 的回調(diào)機(jī)制(軟件中斷 )，迅速激活這個文件描述符，當(dāng)進(jìn)程調(diào)用 epoll_wait() 時便得到通知。

epoll 的優(yōu)點(diǎn)主要是一下幾個方面：

1）監(jiān)視的描述符數(shù)量不受限制。
它所支持的 FD 上限是最大可以打開文件的數(shù)目，這個數(shù)字一般遠(yuǎn)大于 2048,舉個例子,在 1GB 內(nèi)存的機(jī)器上大約是 10 萬左右，具體數(shù)目可以 cat /proc/sys/fs/file-max 察看，一般來說這個數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大。

2）I/O 的效率不會隨著監(jiān)視 fd 的數(shù)量的增長而下降。
select()，poll() 實(shí)現(xiàn)需要自己不斷輪詢所有 fd 集合，直到設(shè)備就緒，期間可能要睡眠和喚醒多次交替。而 epoll 其實(shí)也需要調(diào)用 epoll_wait() 不斷輪詢就緒鏈表，期間也可能多次睡眠和喚醒交替，但是它是設(shè)備就緒時，調(diào)用回調(diào)函數(shù)，把就緒 fd 放入就緒鏈表中，并喚醒在 epoll_wait() 中進(jìn)入睡眠的進(jìn)程。雖然都要睡眠和交替，但是 select() 和 poll() 在“醒著”的時候要遍歷整個 fd 集合，而 epoll 在“醒著”的時候只要判斷一下就緒鏈表是否為空就行了，這節(jié)省了大量的 CPU 時間。這就是回調(diào)機(jī)制帶來的性能提升。

3）select()，poll() 每次調(diào)用都要把 fd 集合從用戶態(tài)往內(nèi)核態(tài)拷貝一次，而 epoll 只要一次拷貝，這也能節(jié)省不少的開銷。