IO多路複用技術詳解

　　IO多路複用：I/O是指網絡I/O,多路指多個TCP鏈接(即socket或者channel）,複用指複用一個或幾個線程。意思說一個或一組線程處理多個TCP鏈接。最大優點是減小系統開銷小，沒必要建立過多的進程/線程，也沒必要維護這些進程/線程。
　　IO多路複用使用兩個系統調用(select/poll/epoll和recvfrom)，blocking IO只調用了recvfrom；select/poll/epoll 核心是能夠同時處理多個connection，而不是更快，因此鏈接數不高的話，性能不必定比多線程+阻塞IO好,多路複用模型中，每個socket，設置爲non-blocking,阻塞是被select這個函數block，而不是被socket阻塞的。

select機制
基本原理：
　　客戶端操做服務器時就會產生這三種文件描述符(簡稱fd)：writefds(寫)、readfds(讀)、和exceptfds(異常)。select會阻塞住監視3類文件描述符，等有數據、可讀、可寫、出異常 或超時、就會返回；返回後經過遍歷fdset整個數組來找到就緒的描述符fd，而後進行對應的IO操做。
優勢：
　　幾乎在全部的平臺上支持，跨平臺支持性好
缺點：
　　因爲是採用輪詢方式全盤掃描，會隨着文件描述符FD數量增多而性能降低。
　　每次調用 select()，須要把 fd 集合從用戶態拷貝到內核態，並進行遍歷(消息傳遞都是從內核到用戶空間)
　　默認單個進程打開的FD有限制是1024個，可修改宏定義，可是效率仍然慢。

poll機制:
　　基本原理與select一致，也是輪詢+遍歷；惟一的區別就是poll沒有最大文件描述符限制（使用鏈表的方式存儲fd）。
epoll機制：
基本原理：
　　沒有fd個數限制，用戶態拷貝到內核態只須要一次，使用時間通知機制來觸發。經過epoll_ctl註冊fd，一旦fd就緒就會經過callback回調機制來激活對應fd，進行相關的io操做。
epoll之因此高性能是得益於它的三個函數
　　1)epoll_create()系統啓動時，在Linux內核裏面申請一個B+樹結構文件系統，返回epoll對象，也是一個fd
　　2)epoll_ctl() 每新建一個鏈接，都經過該函數操做epoll對象，在這個對象裏面修改添加刪除對應的連接fd, 綁定一個callback函數
　　3)epoll_wait() 輪訓全部的callback集合，並完成對應的IO操做
優勢：
　　沒fd這個限制，所支持的FD上限是操做系統的最大文件句柄數，1G內存大概支持10萬個句柄
　　效率提升，使用回調通知而不是輪詢的方式，不會隨着FD數目的增長效率降低
　　內核和用戶空間mmap同一塊內存實現(mmap是一種內存映射文件的方法，即將一個文件或者其它對象映射到進程的地址空間)

例子：100萬個鏈接，裏面有1萬個鏈接是活躍，咱們能夠對比 select、poll、epoll 的性能表現
　　select：不修改宏定義默認是1024,l則須要100w/1024=977個進程才能夠支持 100萬鏈接，會使得CPU性能特別的差。
　　poll：    沒有最大文件描述符限制,100萬個連接則須要100w個fd，遍歷都響應不過來了，還有空間的拷貝消耗大量的資源。
　　epoll:    請求進來時就建立fd並綁定一個callback，主須要遍歷1w個活躍鏈接的callback便可，即高效又不用內存拷貝。