IO 复用

io复用使得程序能同时监听多个文件描述符，对提高程序的性能非常重要。一般在以下场合经常用到IO复用技术.

1、客户端要同时处理多个socket。

2、客户端要同时处理输入和网络连接。

3、tcp 服务器要同时处理监听sokcet 和连接socket。

4、服务器要同时处理tcp 和udp 请求。

4、服务器要同时监听多个端口，或处理多个任务。

select api

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

nfds:指定被监听的文件描述符的总数

readfds writefds exceptfds 分别表示监听读事件，写事件，异常事件。

fd-set: 结构体类型，fd_set 仅包含一个整型数组，该数组的每一个元素的每一位可以标记一个文件描述符。

timeout: 设置超时时间

下面有几个在添加文件描述符和删除文件描述符的过程中常用到的函数

// 在 fd_set 结构体中清除 fd 描述符      void FD_CLR(int fd, fd_set *set);      // 判断是否设置了fd 文件描述符      int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);      //设置文件描述符 fd      void FD_SET(int fd, fd_set *set);      //结构体fd_set 清空      void FD_ZERO(fd_set *set);

poll api

#include 
   
       int ppoll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds,           const struct timespec *timeout, const sigset_t *sigmask);

fds struct pollfd 结构体类型的指针

struct pollfd {
       int   fd;         /* file descriptor */    short events;     /* requested events */    short revents;    /* returned events */};

fd 需要监听的文件描述符

events 注册的事件，告诉poll 需要监听的事件

revents 程序实际发生的事件

编号	事件
POLLRDNORM	有普通数据可读
POLLRDBAND	有优先数据可读
POLLPRI	有紧迫数据可
POLLIN	有数据可读
POLLOUT	写数据不会导致阻塞
POLLWRNORM	写普通数据不会导致阻
POLLWRBAND	写优先数据不会导致阻塞
POLLMSGSIGPOLL	消息可用。
POLLER	指定的文件描述符发生错误。
POLLHUP	指定的文件描述符挂起事件。
POLLNVAL	指定的文件描述符非法。

nfds:指定被监听的文件描述符的总数

epoll api

epoll 是内核特有的IO 复用函数，epoll 使用一组函数来完成任务而不是使用一个。

epoll_create

#include 
   
    	epoll_create(int size);	//size参数现在并不起作用，而是告诉给内核一个提示，告诉内核文件表需要多大	//该函数返回一个文件描述符，指向一个内核事件表

epoll_ctl

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

epfd ：内核事件表的文件描述符，由创建内核事件表的时候返回

op: 往事件表中注册的事件

编号	事件
EPOLL_CTL_ADD	往事件表中注册事件
EPOLL_CTL_MOD	修改fd上注册的事件
EPOLL_CTL_DEL	删除fd 上注册的事件

event 指定事件

typedef union epoll_data {
        void        *ptr;     int          fd;     __uint32_t   u32;     __uint64_t   u64; } epoll_data_t; struct epoll_event {
        __uint32_t   events;      /* Epoll events */     epoll_data_t data;        /* User data variable */ };

epoll_wait

//返回值表示监听到的事件中，就绪事件的个数int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,               int maxevents, int timeout);

maxevents 监听的事件的个数

三种IO复用函数的区别

三种IO函数的相同点
都能同时监听多个文件描述符，都将有timeout 指定超时时间，直到一个或多个文件描述符有事件发生的时候返回，返回值为就绪的文件描述符的个数，返回0表示没有就绪事件，等待时间超过了timeout 指定的时间

三种IO函数的不同点

系统调用	select	poll	epoll
事件集合	用户通过三个参数感兴趣的可读，可写、异常等事件，内核通过对这些事件的修改，来反馈其中的就绪事件，这使得用户每次调用倒要重新传入这三个参数	统一处理所有事件的类型，因此只需要传入一个事件集参数，用户通过pollfd.events 来传入感兴趣的事件，内核通过pollfd.revents 来反馈就绪的事件	内核通过一个事件表直接管理用户感兴趣的所有事件，因此每次调用epoll_wait时，不需要重复传入用户感兴趣的事件，epoll_wait 调用的epoll_events 仅仅用用来反馈就绪的事件
应用程序索引文件描述符的事件复杂度	O(n)	O(n)	O(1)
最大文件描述符数	一般有最大限制	65535	65535
工作模式	LT	LT	支持ET高效模式
内核实现与工作效率	采用轮询方法检测就绪事件算法时间复杂读O(n)	采用轮询方法检测就绪事件算法时间复杂读O(n)	采用回馈方法检测就绪事件算法时间复杂读O(1)