IO多路复用

基本的socket模型

1、服务端首先调用 socket() ，创建传输协议为 TCP 的Socket

2、接着调用 bind() 给这个 Socket 绑定一个IP 地址和端口。绑定端口的目的：当内核收到 TCP 报文，通过 TCP 头里面的端口号，来找到我们的应用程序，然后把数据传递给我们；绑定 IP 地址的目的：一台机器可以有多个网卡，每个网卡都有对应的IP，绑定一个网卡时，内核收到该网卡上的包才会发给我们

3、绑定完 IP 地址和端口后，调用 listen() 进行监听。服务端进入监听状态后通过调 accept() 来从内核获取客户端的连接。如果没有客户端连接则会阻塞等待客户端连接的到来

4、客户端创建好 Socket 后调用 connect() 发起连接，函数参数要指明服务端 IP 和端口号，然后开始 TCP 三次握手

5、TCP连接过程中，服务器内核实际上为每个 Socket 维护了两个队列：一个是「还没完全建立」连接的队列，称为 TCP 半连接队列，这个队列都是没有完成三次握手的连接，此时服务端处于 syn_rcvd 状态；一个是「已建立」连接的队列，称为 TCP 全连接队列，这个队列都是完成了三次握手的连接，此时服务端处于 established 状态

6、当 TCP 全连接队列不为空后，服务端的 accept() 就会从内核中的 TCP 全连接队列里拿一个已完成连接的 Socket 返回应用程序，后续数据传输都用这个 Socket

7、连接建立后客户端和服务端就开始相互传数据，双方都可通过 read() 和 write() 读写数据

IO多路复用

只用一个进程来维护多个 Socket，使用select/poll/epoll系统调用，进程可通过一个系统调用函数从内核中获取多个事件。获取事件时先把所有连接（文件描述符）传给内核，再由内核返回产生了事件的连接，然后在用户态中处理这些连接对应的请求即可

select

将已连接的 Socket 都放到一个文件描述符集合，然后调 select 函数将文件描述符集合拷贝到内核里检查是否有网络事件产生，检查方式很粗暴就是通过遍历文件描述符集合，当检查到有事件产生后，将此 Socket 标记为可读或可写，接着再把整个文件描述符集合拷贝回用户态里，然后用户态还需再通过遍历找到可读或可写的 Socket再对其处理。

select需进行 2 次「遍历」文件描述符集合，一次在内核态一个在用户态，而且还会发生 2 次「拷贝」文件描述符集合，先从用户空间传入内核空间，由内核修改后，再传出到用户空间中

select 使用固定长度的 BitsMap表示文件描述符集合，而且所支持的文件描述符的个数默认最大值为1024

poll

不再用 BitsMap 来存所关注的文件描述符而用动态数组，以链表形式来组织，突破了select 的文件描述符个数限制。

但 poll 和 select 并没有太大本质区别，都是用「线性结构」存储进程关注的 Socket 集合，因此都需要遍历文件描述符集合来找到可读或可写的 Socket，时间复杂度为 O(n)，而且也需要在用户态与内核态之间拷贝文件描述符集合

epoll

用法：先用epoll_create创一个epoll对象epfd，再通过epoll_ctl将需要监视的socket加到epfd中，最后调epoll_wait等待数据。epoll通过两个方面解决了 select/poll 的问题：

1、epoll在内核里用红黑树来跟踪进程所有待检测的文件描述字，把需要监控的 socket 通过 epoll_ctl() 加入内核红黑树里，红黑树高效增删改时间复杂度是 O(logn)。而 select/poll 没有类似 epoll 红黑树这种数据结构，所以每次操作时都传入整个 socket 集合给内核。而 epoll 因为在内核维护了红黑树，可以保存所有待检测的 socket ，所以只需传一个待检测的socket，减少了内核和用户空间大量的数据拷贝和内存分配。

2、 epoll使用事件驱动机制，内核里维护一个链表来记录就绪事件，当某个 socket 有事件发生时，通过回调函数，内核将其加到这个就绪事件列表中，当用户调 epoll_wait() 时只会返回有事件发生的文件描述符个数，不需要像 select/poll 那样轮询扫描整个 socket 集合，提高了检测效率。

边缘触发和水平触发

1、边缘触发ET：当被监控的 Socket 描述符上有可读事件发生时，服务器端只会从 epoll_wait 中苏醒一次，即使进程没有调用 read 函数从内核读取数据，也依然只苏醒一次，因此程序要保证一次性将内核缓冲区数据读完（可能会导致饥饿问题，一次没读完就会导致缓冲区数据不被读走导致饥饿）

2、水平触发LT：当被监控的 Socket 上有可读事件发生时，服务器端不断地从 epoll_wait 中苏醒，直到内核缓冲区数据被 read 函数读完才结束，目的是告诉我们有数据需要读取