一、epoll原理详解

  当某一进程调用epoll_create方法时，Linux内核会创建一个eventpoll结构体，这个结构体中有两个成员与epoll的使用方式密切相关，如下所示：

struct eventpoll {
　　...
　　/*红黑树的根节点，这棵树中存储着所有添加到epoll中的事件，
　　也就是这个epoll监控的事件*/
　　struct rb_root rbr;
　　/*双向链表rdllist保存着将要通过epoll_wait返回给用户的、满足条件的事件*/
　　struct list_head rdllist;
　　...
};

　　我们在调用epoll_create时，内核除了帮我们在epoll文件系统里建了个file结点，在内核cache里建了个红黑树用于存储以后epoll_ctl传来的socket外，还会再建立一个rdllist双向链表，用于存储准备就绪的事件，当epoll_wait调用时，仅仅观察这个rdllist双向链表里有没有数据即可。有数据就返回，没有数据就sleep，等到timeout时间到后即使链表没数据也返回。所以，epoll_wait非常高效。

【总结】：

  一颗红黑树，一张准备就绪句柄链表，少量的内核cache，就帮我们解决了大并发下的socket处理问题。

执行epoll_create()时，创建了红黑树和就绪链表；

执行epoll_ctl()时，如果增加socket句柄，则检查在红黑树中是否存在，存在立即返回，不存在则添加到树干上，然后向内核注册回调函数，用于当中断事件来临时向准备就绪链表中插入数据；

执行epoll_wait()时立刻返回准备就绪链表里的数据即可。

二、epoll的两种触发模式

  epoll有EPOLLLT和EPOLLET两种触发模式，LT是默认的模式，ET是“高速”模式。
![图片说明]
(https://uploadfiles.nowcoder.com/images/20200805/122139957_1596630151261_C94418912C6DE268C51456EE446A7AE0 "图片标题")
【epoll为什么要有EPOLLET触发模式？】：

  如果采用EPOLLLT模式的话，系统中一旦有大量你不需要读写的就绪文件描述符，它们每次调用epoll_wait都会返回，这样会大大降低处理程序检索自己关心的就绪文件描述符的效率.。而采用EPOLLET这种边缘触发模式的话，当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用epoll_wait()时，它不会通知你，也就是它只会通知你一次，直到该文件描述符上出现第二次可读写事件才会通知你！！！这种模式比水平触发效率高，系统不会充斥大量你不关心的就绪文件描述符。

三、EPOLL，阻塞和非阻塞模式以及多路复用说明

　阻塞
　在网络通信过程中，像recvfrom()/recv()/accept()等相关的函数，在进行网络相关数据的接收时，会默认阻塞的等待，这种通信方式叫做阻塞IO

　非阻塞
　非阻塞就是没有接收数据的时候，并没有继续等待，而是报出一个异常，这样程序就会执行到下个流程继续执行，不会影响到后面的操作
　场景比喻：
　举个例子，比如我去银行办理业务，可能会有两种方式：

    选择排队等候；

    另种选择取一个小纸条上面有我的号码，等到排到我这一号时由柜台的人通知我轮到我去办理业务了；

　在上面的场景中，如果：
　a)如果选择排队(同步)，且排队的时候什么都不干(线程被挂起，什么都干不了)，是同步阻塞模型；
　b)如果选择排队(同步)，但是排队的同时做与办银行业务无关的事情，比如抽烟，（线程没有被挂起，还可以干一些其他的事），是同步非阻塞模型；
　c）如果选择拿个小票，做在位置上等着叫号（通知），但是坐在位置上什么都不干（线程被挂起，什么都干不　　了），这是异步阻塞模型；
　d）如果选择那个小票，坐在位置上等着叫号(通知)，但是坐着的同时还打电话谈生意(线程没有被挂起，还可以干其他事情)，这是异步非阻塞模型。

　对这四种模型做一个总结：
1：同步阻塞模型，效率最低，即你专心排队，什么都不干。
2：异步阻塞，效率也非常低，即你拿着号等着被叫（通知），但是坐那什么都不干
3：同步非阻塞，效率其实也不高，因为涉及到线程的来回切换。即你在排队的同时打电话或者抽烟，但是你必须时不时得在队伍中挪动。程序需要在排队和打电话这两种动作之间来回切换，系统开销可想而知。
4：异步非阻塞，效率很高，你拿着小票在那坐着等叫号(通知)的同时，打电话谈你的生意。

四、LINUX的IO模型

　网络IO的本质是socket的读取。socket在linux系统被抽象为流，故对网络IO的操作可以理解为对流的操作。

　对于一次IO访问，比如以read操作为例，数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区，然后才会从内核缓冲区拷贝到进程的用户层，即应用程序的地址空间。故当一个read操作发生时，其实是经历了两个阶段：
1：内核缓冲区的数据就位
2：数据从内核缓冲区拷贝到用户程序地址空间

　那么具体到socket io的一次read操来说，这两步分别是：
1：等待网络上的数据分组到达，然后复制到内核缓冲区中
2：数据从内核缓冲区拷贝到用户程序的地址空间(缓冲区)

　所以说网络应用要处理的无非就两个问题：网络IO和数据计算，一般来说网络io带来的延迟影响比较大。

五、io多路复用

　多路复用的特点是通过一种机制一个进程能同时等待IO文件描述符，内核监视这些文件描述符（套接字描述符），其中的任意一个进入读就绪状态，select， poll，epoll函数就可以返回。对于监视的方式，又可以分为 select， poll， epoll三种方式。
　在I/O编程过程中，当需要同时处理多个客户端接入请求时，可以利用多线程或者I/O多路复用技术进行处理。I/O多路复用技术通过把多个I/O的阻塞复用到同一个select的阻塞上，从而使得系统在单线程的情况下可以同时处理多个客户端请求。与传统的多线程/多进程模型比，I/O多路复用的最大优势是系统开销小，系统不需要创建新的额外进程或者线程，也不需要维护这些进程和线程的运行，降底了系统的维护工作量，节省了系统资源，I/O多路复用的主要应用场景如下：

服务器需要同时处理多个处于监听状态或者多个连接状态的套接字。

服务器需要同时处理多种网络协议的套接字。

同步与异步

同步必须等待或主动询问IO操作是否完成，那么为什么说是阻塞呢？因为此时是通过select系统调用来完成的，而select函数本身的实现方式是阻塞的，采用select函数的好处在于可以同时监听多个文件句柄，从而提高系统的并发性。