select，poll，epoll，IO多路复用进化史

　　IO多路复用中的 “多路” 指的是同时监听多个打开文件（socket或者其他文件设备），“复用” 指的是复用一个 进程/线程 去监听这些打开文件

1.最早期的select

　　伪代码表示：

 

    while (true) {
        for (fd : 监听的fd) {
        　　if (poll(设备)){
　　　　　　　　　 返回就绪数 + 1;
             　　break;
        　　}
        }
　　　　　
           if (返回就绪数 > 0) {
　　　　　　　　　free_wait();
               break;
           } else {
        　　　　sleep();
        　　}
    }

free_wait 是从所有设备的等待队列中移除当前进程，在等待队列中的每个节点是 wait_queue_t 结构体的内存实例

当 设备就绪的时候，对设备的 poll 函数调用 会返回 true

假如要监听的文件数是 N，那么每次都要去都要去轮询所有的 设备，而不是轮询到一个就绪就停下来，因为要去计数有多少个就绪了

在就绪数量 > 0 的时候，又要调用 free_wait 去遍历所有要监听文件的 等待队列，如此一来，并且下一次调用 select 的时候，也要重复上述流程。

导致 select 每次调用的 时间复杂度是 O（N）

2. poll

　　poll 和 select 一样，也是去轮询，时间复杂度也是 O (N) , 但是 poll 的监听对象不是用数组存储的，而是以链表存储的，一般select只支持监听 1024 个打开文件

　　但是 poll 只要内存充足，就能监听远不止 1024 个打开文件

3. epoll

　　select 和 poll 之所以低效，是因为每次的轮询，轮询到的大部分打开文件，可能都是未就绪状态

epoll 做的优化思路清晰，只把就绪的打开文件返回给 用户空间。具体的做法是 通过 epoll_create 创建 epollevent ，epollevent 内维护两个重要的数据结构：

　　1.一颗便于查找的红黑树，红黑树的节点是待监听的打开文件号 + 待监听事件（其他内容省略）(rbr)

　　2.一条便于增删改的双向链表，节点和上面一样，是打开文件号 + 待监听事件（其他内容省略），代表就绪的打开文件号 (rdlist)

      

　　通过 epoll_ctl 添加 打开文件号 + 待监听事件 的时候，会把打开文件号 + 待监听事件打包成一个节点（epoll_item）, 并且加入到上述的红黑树 和 双向链表中

　　同时 创建一个 epoll_entry ，这种数据结构中有成员 wait_queue_t , wait_queue_t 就是设备的等待队列上节点的类型

　　　

 

　　把epoll_entry 的 wait_queue_t 做为一个节点链入到 设备的等待队列中去，并且设置回调函数

　　等待设备就绪的时候，驱动程序会清空等待队列，清空的方法是把等待队列的节点移除并且调用节点的回调函数

　　这里的回调函数是直接唤醒 epollevent 的 wq 上等待的进程，调用 epoll_wait 的进程会被加入到 wq 上 

    

　　最后，就是调用 epoll_wait 等待打开文件就绪

　　值得提问的是，是不是每次一个设备就绪，就唤醒进程，那不是经常因为一个设备就被唤醒？确实可能，但是在唤醒期间，如果有多个其他设备就绪，他们也会把自己的打开文件号放到 rdlist 上

　　那不会出现并发冲突吗？比如进程刚好被唤醒去拿 就绪队列上的节点，复制到自己传入的参数events数组（存储就绪的文件打开号和事件）上，并且清空就绪队列，这时候其他就绪设备把自己挂到就绪队列了怎么办？

　　复制 - 清空 的过程有 eventpoll 的 mutex 互斥量 保证并发安全，不用担心。

　　如果正好 复制 - 清空的时候，有新的就绪设备要将自己挂到就绪队列的话，没挂上就被阻塞。等待复制-清空完成再把自己挂上去。

　　下一次 epoll_wait 的时候，因为就绪队列上有节点，所以直接 复制-清空 后返回，不阻塞