Linux網路程式設計之IO模型

 kernel會“監視”所有select負責的socket，當任何一個socket中的資料準備好了，select就會返回。這個時候使用者程式再呼叫read操作，將資料從kernel複製到使用者程式。

int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

select 函式監視的檔案描述符分3類，分別是writefds、readfds、和exceptfds。呼叫後select函式會阻塞，直到有描述副就緒（有資料可讀、可寫、或者有except），或者超時（timeout指定等待時間，如果立即返回設為null即可），函式返回。當select函式返回後，可以透過遍歷fdset，來找到就緒的描述符。

select的一個缺點在於單個程式能夠監視的檔案描述符的數量存在最大限制，在Linux上一般為1024。

poll使用一個 pollfd的指標實現。

int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);

  pollfd結構包含了要監視的event和發生的event

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

和select函式一樣，poll返回後，需要遍歷pollfd來獲取就緒的描述符。poll沒有監聽最大數量限制。

epoll使用一個檔案描述符管理多個描述符，將使用者關心的檔案描述符的事件存放到核心的一個事件表中，採用監聽回撥的機制，這樣在使用者空間和核心空間的copy只需一次，避免再次遍歷就緒的檔案描述符列表。

epoll的操作過程需要三個介面：

int epoll_create(int size)； int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)； int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

int epoll_create(int size)：

建立一個epoll的控制程式碼，size用來告訴核心這個監聽的數目一共有多大。

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

對指定描述符fd執行op操作。

- epfd：是epoll_create()的返回值。

- op：表示op操作，用三個宏來表示：新增EPOLL_CTL_ADD，刪除EPOLL_CTL_DEL，修改EPOLL_CTL_MOD。分別新增、刪除和修改對fd的監聽事件。

- fd：是需要監聽的fd（檔案描述符）

- epoll_event：是告訴核心需要監聽什麼事，struct epoll_event結構如下：

struct epoll_event { __uint32_t events; /* Epoll events */ epoll_data_t data; /* User data variable */ }; //events可以是以下幾個宏的集合：EPOLLIN ：表示對應的檔案描述符可以讀（包括對端SOCKET正常關閉）； EPOLLOUT：表示對應的檔案描述符可以寫； EPOLLPRI：表示對應的檔案描述符有緊急的資料可讀（這裡應該表示有帶外資料到來）； EPOLLERR：表示對應的檔案描述符發生錯誤； EPOLLHUP：表示對應的檔案描述符被結束通話； EPOLLET： 將EPOLL設為邊緣觸發(Edge Triggered)模式，這是相對於水平觸發(Level Triggered)來說的。 EPOLLONESHOT：只監聽一次事件，當監聽完這次事件之後，如果還需要繼續監聽這個socket的話，需要再次把這個socket加入到EPOLL佇列裡

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

等待epfd上的io事件，最多返回maxevents個事件。

引數events用來從核心得到事件的集合，maxevents告之核心這個events有多大，這個maxevents的值不能大於建立epoll_create()時的size，引數timeout是超時時間（毫秒，0會立即返回，-1將不確定，也有說法說是永久阻塞）。該函式返回需要處理的事件數目，如返回0表示已超時。

LT（level trigger，水平觸發）模式：當epoll_wait檢測到描述符就緒，將此事件通知應用程式，應用程式可以不立即處理該事件。下次呼叫epoll_wait時，會再次響應應用程式並通知此事件。LT模式是預設的工作模式。

LT模式同時支援阻塞和非阻塞socket。

ET（edge trigger，邊緣觸發）模式：當epoll_wait檢測到描述符就緒，將此事件通知應用程式，應用程式必須立即處理該事件。如果不處理，下次呼叫epoll_wait時，不會再次響應應用程式並通知此事件。

ET是高速工作方式，只支援非阻塞socket。ET模式減少了epoll事件被重複觸發的次數，因此效率要比LT模式高。