### IO多路复用方法对比
#### 概述
在计算机网络编程中，为了提高程序对多个文件描述符（如套接字）的监控效率，引入了多种IO多路复用技术。这些技术允许程序同时监控多个文件描述符的状态变化，并在其中一个或多个文件描述符准备好读写操作时得到通知。本文将详细介绍三种常见的IO多路复用方法：`select`、`poll`以及`epoll`，并分析它们的特点、适用场景以及效率差异。
#### 1. select 方法
`select` 是最早出现的一种IO多路复用方法，几乎在所有的操作系统中都有支持。它通过将一系列的文件描述符传递给内核，然后等待内核通知哪些描述符发生了状态变化。`select` 的主要特点如下：
- **平台支持度**：`select` 在各个平台上表现优异，几乎所有的现代操作系统都支持 `select`。
- **监控 IO 数量**：`select` 的一个限制是监控的文件描述符数量有限制，通常为 1024 个。
- **触发方式**：`select` 使用的是水平触发方式，即只要监控的文件描述符上有事件发生就会一直通知用户程序去读写。
- **执行效率**：由于每次调用都需要将所有描述符从用户空间复制到内核空间，并且返回结果后还需要轮询查找哪些描述符已经就绪，因此效率相对较低。
#### 2. poll 方法
`poll` 方法是在 `select` 基础上的改进版本，解决了 `select` 文件描述符数量受限的问题，但仍然存在一定的性能瓶颈。其特点包括：
- **平台支持度**：`poll` 在 Linux 和 Unix 平台上支持良好。
- **监控 IO 数量**：与 `select` 不同，`poll` 对于监控的文件描述符数量没有明确的限制。
- **触发方式**：`poll` 同样采用水平触发方式，与 `select` 类似。
- **执行效率**：虽然解决了文件描述符数量的问题，但由于每次调用都需要将所有描述符从用户空间复制到内核空间，`poll` 的执行效率仍然不是很高。
#### 3. epoll 方法
`epoll` 是 Linux 内核提供的另一种高效的 IO 多路复用机制，它解决了 `select` 和 `poll` 的大部分问题，成为了现代 Linux 系统中首选的 IO 多路复用方法。`epoll` 的特点如下：
- **平台支持度**：`epoll` 只在 Linux 平台下可用。
- **监控 IO 数量**：`epoll` 对监控的文件描述符数量没有限制。
- **触发方式**：`epoll` 支持两种触发方式：水平触发（Level Triggered, LT）和边缘触发（Edge Triggered, ET）。
- **水平触发**：当被监控的文件描述符上有事件发生时，会持续通知用户程序去读写，直到数据全部被读取完毕。
- **边缘触发**：当被监控的文件描述符上有事件发生时，只通知用户程序一次。用户程序必须一次性读取所有数据，否则可能会丢失数据。
- **执行效率**：`epoll` 的执行效率远高于 `select` 和 `poll`。它只需要将描述符从进程缓冲区向内核缓冲区拷贝一次，并且在返回结果时直接告诉进程哪些描述符已经就绪，无需额外的轮询。
#### 触发方式详解
- **水平触发 (Level Triggered, LT)**：在水平触发模式下，只要监控的文件描述符上有事件发生，就会一直通知用户程序去读写，即使用户程序还没有读取完所有的数据。这种方式适合于那些需要频繁读写的场景，但可能会导致不必要的通知，从而影响性能。
- **边缘触发 (Edge Triggered, ET)**：在边缘触发模式下，当被监控的文件描述符上有事件发生时，仅通知用户程序一次。这意味着用户程序必须一次性读取所有数据，否则可能会丢失部分数据。这种方式适用于数据量较小或者要求高效处理的场景。
#### 总结
不同的 IO 多路复用方法各有优缺点，选择哪种方法取决于具体的使用场景。对于文件描述符数量有限、对性能要求不高的场景，可以选择 `select`；对于文件描述符数量较多、对性能有一定要求的场景，可以选择 `poll`；而对于文件描述符数量非常多、对性能有极高要求的场景，则推荐使用 `epoll`。此外，根据不同的应用场景和需求，还可以选择合适的触发方式来进一步优化性能。
