io多路复用

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什么是I/O多路复用

• 通俗的意思

  • 多路：存在多个待服务的对象
  • 复用：只由一个执行单元提供服务
  • 多路复用：由一个执行单元，同时为多个对象提供服务，形成一种一对多的服务关系
  • 比方：餐厅中，只有一名服务员为多个餐位的顾客提供服务

• 在Linux中，IO多路复用有更加明确的定义

  • 多路：存在多个需要处理的 io event 的fd
  • 复用：复用一个 loop thread 同时为多个 fd提供处理服务，其中 thread 是内核视角下的最小调度单位；多路复用的模型通常为loop model

IO模型是指同时操作Socket的方案

阻塞IO：同步读写Socket时，线程陷入内核态；当读写成功后，切换为用户态，继续执行

非阻塞IO：轮询每个fd,是否需要处理

多路复用：操作系统帮我们监听了 所有的socket，若有事件需要处理，event poll告知我们发生的事件列表

必要性&&合理性

阻塞模型

非阻塞模型

使用操作系统内核对外的接口，进行IO多路复用的优雅实现，做到真正意义上的随叫随到

select -> poll -> epoll

select

epoll

fd无限，无限制

loop thread 被唤醒时，无需遍历fd，就可以知道哪一个fd需要被处理

epoll通过创建池子和添加fd两个操作解耦，实现了池中fd数据的复用，减少了用户态和内核态间的数据拷贝

epoll 的指令

• epoll_create

• epoll_ctl

• epoll_wait

数据结构

epoll的数据结构：红黑树存储fd

red-black tree 一种自平衡二叉查找树，可以保证增删改的平均时间复杂度是 **O(logN)**的对数级别

就绪事件队列

针对fd的io event ，由于通常数量有限，且每个事件都需要逐一处理，没有优先级之分，因此采用简单的单向双向链表即可