I/O多路复用

I/O 多路复用的本质，是通过一种机制（系统内核缓冲I/O数据），让单个进程可以监视多个文件描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。
所谓I/O多路复用指的是这样一个过程：

1. 我们拿到了一堆文件描述符(不管是网络相关的、还是磁盘文件相关等等，任何文件描述符都可以)
2. 通过调用某个函数告诉内核：“这个函数你先不要返回，你替我监视着这些描述符，当这堆文件描述符中有可以进行I/O读写操作的时候你再返回”
3. 当调用的这个函数返回后我们就能知道哪些文件描述符可以进行I/O操作了。
   也就是说通过I/O多路复用我们可以同时处理多路I/O。

epoll机制可以用来进行I/O多路复用

epoll 的核心数据结构是：1个红黑树和1个链表。还有3个核心API
熟悉一下epoll

epoll

epoll_create(int size)

创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大

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

第一个参数是epoll_create()的返回值
第二个参数表示动作
	EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中
	EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件
	EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd
第三个参数是需要监听的fd
第四个参数是告诉内核需要监听什么事，在被监测的文件描述符上实际发生的事件。

epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)

第1个参数 epfd是 epoll的描述符
第2个参数 events则是分配好的 epoll_event结构体数组，epoll将会把发生的事件复制到 events数组中
第3个参数 maxevents表示本次可以返回的最大事件数目，通常 maxevents参数与预分配的events数组的大小是相等的
第4个参数 timeout表示在没有检测到事件发生时最多等待的时间（单位为毫秒），如果 timeout为0，则表示 epoll_wait在 rdllist链表中为空，立刻返回，不会等待；timeout = -1表示调用将一直阻塞，直到有文件描述符进入ready状态或者捕获到信号才返回

epoll event

EPOLLIN：描述符处于可读状态
EPOLLOUT：描述符处于可写状态
EPOLLET：将epoll event通知模式设置成edge triggered
EPOLLONESHOT：第一次进行通知，之后不再监测
EPOLLHUP：本端描述符产生一个挂断事件，默认监测事件
EPOLLRDHUP：对端描述符产生一个挂断事件
EPOLLPRI：由带外数据触发
EPOLLERR：描述符产生错误时触发，默认检测事件

epoll流程

Epoll流程：

当某个进程调用epoll_create方法时，内核会创建一个eventpoll对象（也就是程序中epfd所代表的对象）。eventpoll对象也是文件系统中的一员，和socket一样，它也会有等待队列。

创建epoll对象后，可以用epoll_ctl添加或删除所要监听的socket。以添加socket为例，如下图，如果通过epoll_ctl添加sock1、sock2和sock3的监视，内核会将eventpoll添加到这三个socket的等待队列中

当socket收到数据后，中断程序会操作eventpoll对象，而不是直接操作进程。
当socket收到数据后，中断程序会给eventpoll的“就绪列表”添加socket引用。如下图展示的是sock2和sock3收到数据后，中断程序让rdlist引用这两个socket。

eventpoll对象相当于是socket和进程之间的中介，socket的数据接收并不直接影响进程，而是通过改变eventpoll的就绪列表来改变进程状态。
当程序执行到epoll_wait时，如果rdlist已经引用了socket，那么epoll_wait直接返回，如果rdlist为空，阻塞进程。
假设计算机中正在运行进程A和进程B，在某时刻进程A运行到了epoll_wait语句。如下图所示，内核会将进程A放入eventpoll的等待队列中，阻塞进程。

当socket接收到数据，中断程序一方面修改rdlist，另一方面唤醒eventpoll等待队列中的进程，进程A再次进入运行状态（如下图）。也因为rdlist的存在，进程A可以知道哪些socket发生了变化。