上篇線程/進程並發服務器中提到，提高服務器性能在IO層需要關注兩個地方，一個是文件描述符處理，一個是線程調度。
IO復用是什么？IO即Input/Output，在網絡編程中，文件描述符就是一種IO操作。
為什么要IO復用？
1.網絡編程中非常多函數是阻塞的，如connect，利用IO復用可以以非阻塞形式執行代碼。
2.之前提到listen維護兩個隊列，完成握手的隊列可能有多個就緒的描述符，IO復用可以批處理描述符。
3.有時候可能要同時處理TCP和UDP，同時監聽多個端口，同時處理讀寫和連接等。
為什么epoll效率要比select高？
1.在連接數量較大的場景，select遍歷需要每個描述符，epoll由內核維護事件表，只需要處理有響應的描述符。
2.select本身處理文件描述符受到限制，默認1024。
3.效率並不是絕對的，當連接率高，斷開和連接頻繁時，select不一定比epoll差。所以要根據具體場合使用。
epoll的兩種模式，電平觸發和邊沿觸發。
1.電平觸發效率較邊沿觸發低，電平觸發模式下，當epoll_wait返回的事件沒有全部相應處理完畢，內核緩沖區還存在數據時，會反復通知，直到處理完成。epoll默認使用這種模式。
2.邊沿觸發效率較高，內核緩沖區事件只通知一次。
一個epoll實現demo
1 #include <iostream> 2 #include <sys/socket.h> 3 #include <sys/epoll.h> 4 #include <netinet/in.h> 5 #include <arpa/inet.h> 6 #include <fcntl.h> 7 #include <unistd.h> 8 #include <stdio.h> 9 #include <stdlib.h> 10 #include <string.h> 11 #include <errno.h> 12 13 using namespace std; 14 15 #define MAXLINE 5 16 #define OPEN_MAX 100 17 #define LISTENQ 20 18 #define SERV_PORT 5000 19 #define INFTIM 1000 20 21 int main(int argc, char* argv[]) 22 { 23 int listen_fd, connfd_fd, socket_fd, epfd, nfds; 24 ssize_t n; 25 char line[MAXLINE]; 26 socklen_t clilen; 27 28 //聲明epoll_event結構體的變量,ev用於注冊事件,數組用於回傳要處理的事件 29 struct epoll_event ev,events[20]; 30 //生成用於處理accept的epoll專用的文件描述符 31 epfd=epoll_create(5); 32 struct sockaddr_in clientaddr; 33 struct sockaddr_in serveraddr; 34 listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 35 //設置與要處理的事件相關的文件描述符 36 ev.data.fd = listen_fd; 37 //設置要處理的事件類型 38 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET; 39 //注冊epoll事件 40 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listen_fd,&ev); 41 42 memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr)); 43 serveraddr.sin_family = AF_INET; 44 serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 45 serveraddr.sin_port = htons(SERV_PORT); 46 47 if (bind(listen_fd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr)) == -1) 48 { 49 printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno); 50 exit(0); 51 } 52 53 if (listen(listen_fd, LISTENQ) == -1) 54 { 55 exit(0); 56 } 57 58 for ( ; ; ) 59 { 60 //等待epoll事件的發生 61 nfds = epoll_wait(epfd,events,20,500); 62 //處理所發生的所有事件 63 for (int i = 0; i < nfds; ++i) 64 { 65 if (events[i].data.fd == listen_fd)//如果新監測到一個SOCKET用戶連接到了綁定的SOCKET端口，建立新的連接。 66 67 { 68 connfd_fd = accept(listen_fd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen); 69 if (connfd_fd < 0){ 70 perror("connfd_fd < 0"); 71 exit(1); 72 } 73 char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr); 74 cout << "accapt a connection from " << str << endl; 75 //設置用於讀操作的文件描述符 76 ev.data.fd = connfd_fd; 77 //設置用於注測的讀操作事件 78 ev.events = EPOLLIN|EPOLLET; 79 //注冊ev 80 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd_fd,&ev); 81 } 82 else if (events[i].events&EPOLLIN)//如果是已經連接的用戶，並且收到數據，那么進行讀入。 83 { 84 memset(&line,'\0', sizeof(line)); 85 if ( (socket_fd = events[i].data.fd) < 0) 86 continue; 87 if ( (n = read(socket_fd, line, MAXLINE)) < 0) { 88 if (errno == ECONNRESET) { 89 close(socket_fd); 90 events[i].data.fd = -1; 91 } else 92 std::cout<<"readline error"<<std::endl; 93 } else if (n == 0) { 94 close(socket_fd); 95 events[i].data.fd = -1; 96 } 97 cout << line << endl; 98 //設置用於寫操作的文件描述符 99 ev.data.fd = socket_fd; 100 //設置用於注測的寫操作事件 101 ev.events = EPOLLOUT|EPOLLET; 102 //修改socket_fd上要處理的事件為EPOLLOUT 103 //epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,socket_fd,&ev); 104 } 105 else if (events[i].events&EPOLLOUT) // 如果有數據發送 106 { 107 socket_fd = events[i].data.fd; 108 write(socket_fd, line, n); 109 //設置用於讀操作的文件描述符 110 ev.data.fd = socket_fd; 111 //設置用於注測的讀操作事件 112 ev.events = EPOLLIN|EPOLLET; 113 //修改socket_fd上要處理的事件為EPOLIN 114 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,socket_fd,&ev); 115 } 116 } 117 } 118 return 0; 119 }
執行效果如下：
第一次學epoll時，容易錯誤的認為epoll也可以實現並發，其實正確的話是epoll可以實現高性能並發服務器，epoll只是提供了IO復用，在IO“並發”，真正的並發只能通過線程進程實現。
那為什么可以同時連接兩個客戶端呢？實際上這兩個客戶端都是在一個進程上運行的，前面提到過各個描述符之間是相互不影響的，所以是一個進程輪循在處理多個描述符。
Reactor模式：
Reactor模式實現非常簡單，使用同步IO模型，即業務線程處理數據需要主動等待或詢問，主要特點是利用epoll監聽listen描述符是否有相應，及時將客戶連接信息放於一個隊列，epoll和隊列都是在主進程/線程中，由子進程/線程來接管各個描述符，對描述符進行下一步操作，包括connect和數據讀寫。主程讀寫就緒事件。
大致流程圖如下：
Preactor模式：
Preactor模式完全將IO處理和業務分離，使用異步IO模型，即內核完成數據處理后主動通知給應用處理，主進程/線程不僅要完成listen任務，還需要完成內核數據緩沖區的映射，直接將數據buff傳遞給業務線程，業務線程只需要處理業務邏輯即可。
大致流程如下：
