Linux下的I/O多路复用：select、poll与epoll

"I/O多路复用技术是提高程序并发处理能力的一种方法，尤其在Linux环境下，通过select、poll和epoll等系统调用来实现。这种方法允许程序同时监控多个文件描述符，等待它们准备就绪后进行I/O操作，提高了系统效率。本文主要讨论了select方法的工作原理和参数细节。" I/O多路复用，也称为I/O多路转接，是一种编程技术，用于让单个进程能够等待多个文件描述符的事件，而无需为每个文件描述符创建单独的线程或进程。这种技术在高并发的服务器程序中特别有用，因为它避免了大量线程上下文切换带来的开销。 在Linux中，常见的I/O多路复用机制包括select、poll和epoll。其中，select是最早也是最基础的实现方式。它的基本思路是： 1. 创建一个文件描述符集合，将需要监听的文件描述符添加到这个集合中。通常，这些文件描述符对应于网络连接、套接字或其他需要进行I/O操作的资源。 2. 调用`select`系统函数，将这个集合传递给内核，请求内核监控这些文件描述符。在这些描述符中，如果有任一描述符准备好进行I/O操作（如数据可读或可写），`select`函数就会返回。 `select`函数的关键参数包括： - `nfds`: 这是被监控的文件描述符集合中最大文件描述符的值加1，用于告诉内核检查的范围。 - `readfds`: 用于指定需要检查的可读文件描述符集合。 - `writefds`: 用于指定需要检查的可写文件描述符集合。 - `exceptfds`: 用于检测发生异常的文件描述符集合。 - `timeout`: 指定`select`函数的超时时间。可以是NULL，表示永久阻塞；或者是结构体`struct timeval`，指定等待的秒数和微秒数。 当`select`函数返回时，它会告知进程有多少个（哪些）文件描述符已经准备好进行I/O操作。`FD_CLR`函数用于清除文件描述符在集合中的状态，`FD_SET`用于设置文件描述符的标志位，而`FD_ISSET`则用于检查文件描述符的状态。 虽然select在处理小规模的并发连接时表现良好，但随着文件描述符数量的增加，其性能会下降，因为每次调用都需要遍历整个文件描述符集。因此，对于高并发场景，更推荐使用poll或epoll，它们提供了更高效的解决方案，特别是epoll，采用了事件通知的模式，具有更好的扩展性和性能。