select\poll\epoll\iocp 的区别是什么？epoll触发模式区别？

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epoll有LT和ET两种触发模式
LE模式（默认模式，条件模式，高速模式，水平触发），一旦fd有数据可读，每次epoll_wait都会返回它的事件，提醒用户程序去操作。
ET模式，只会提示一次，直到下次再有数据流入之前都不会再提示，无论FD中是否还有数据可读。

(1)select==>时间复杂度O(n)

它仅仅知道了，有I/O事件发生了，却并不知道是哪那几个流（可能有一个，多个，甚至全部），我们只能无差别轮询所有流，找出能读出数据，或者写入数据的流，对他们进行操作。所以select具有O(n)的无差别轮询复杂度，同时处理的流越多，无差别轮询时间就越长。

(2)poll==>时间复杂度O(n)

poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态， 但是它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的.

(3)epoll==>时间复杂度O(1)

epoll可以理解为event poll，不同于忙轮询和无差别轮询，epoll会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们。所以我们说epoll实际上是事件驱动（每个事件关联上fd）的，此时我们对这些流的操作都是有意义的。（复杂度降低到了O(1)）

select，poll，epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。但select，poll，epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。  

epoll跟select都能提供多路I/O复用的解决方案。在现在的Linux内核里有都能够支持，其中epoll是Linux所特有，而select则应该是POSIX所规定，一般操作系统均有实现

select：

select本质上是通过设置或者检查存放fd标志位的数据结构来进行下一步处理。这样所带来的缺点是：

1、 单个进程可监视的fd数量被限制，即能监听端口的大小有限。

      一般来说这个数目和系统内存关系很大，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位机默认是1024个。64位机默认是2048.

2、 对socket进行扫描时是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低：

       当套接字比较多的时候，每次select()都要通过遍历FD_SETSIZE个Socket来完成调度,不管哪个Socket是活跃的,都遍历一遍。这会浪费很多CPU时间。如果能给套接字注册某个回调函数，当他们活跃时，自动完成相关操作，那就避免了轮询，这正是epoll与kqueue做的。

3、需要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大

poll：

poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态，如果设备就绪则在设备等待队列中加入一项并继续遍历，如果遍历完所有fd后没有发现就绪设备，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时，被唤醒后它又要再次遍历fd。这个过程经历了多次无谓的遍历。

它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的，但是同样有一个缺点：

1、大量的fd的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，而不管这样的复制是不是有意义。                  

2、poll还有一个特点是“水平触发”，如果报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd。

epoll:

epoll有EPOLLLT和EPOLLET两种触发模式，LT是默认的模式，ET是“高速”模式。LT模式下，只要这个fd还有数据可读，每次 epoll_wait都会返回它的事件，提醒用户程序去操作，而在ET（边缘触发）模式中，它只会提示一次，直到下次再有数据流入之前都不会再提示了，无 论fd中是否还有数据可读。所以在ET模式下，read一个fd的时候一定要把它的buffer读光，也就是说一直读到read的返回值小于请求值，或者 遇到EAGAIN错误。还有一个特点是，epoll使用“事件”的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知。

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这种边沿触发模式的话，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

epoll的优点：

1、没有最大并发连接的限制，能打开的FD的上限远大于1024（1G的内存上能监听约10万个端口）；
2、效率提升，不是轮询的方式，不会随着FD数目的增加效率下降。只有活跃可用的FD才会调用callback函数；
即Epoll最大的优点就在于它只管你“活跃”的连接，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中，Epoll的效率就会远远高于select和poll。

3、 内存拷贝，利用mmap()文件映射内存加速与内核空间的消息传递；即epoll使用mmap减少复制开销。

kqueue

kqueue与epoll非常相似，最初是2000年Jonathan Lemon在FreeBSD系统上开发的一个高性能的事件通知接口。注册一批socket描述符到 kqueue 以后，当其中的描述符状态发生变化时，kqueue 将一次性通知应用程序哪些描述符可读、可写或出错了。

kqueue的接口包括 kqueue()、kevent() 两个系统调用和 struct kevent 结构：

kqueue() 生成一个内核事件队列，返回该队列的文件描述符。其它 API 通过该描述符操作这个 kqueue。
kevent() 提供向内核注册 / 反注册事件和返回就绪事件或错误事件。
struct kevent 就是kevent()操作的最基本的事件结构。


struct kevent {
     uintptr_t ident;       /* 事件 ID */
     short     filter;       /* 事件过滤器 */
     u_short   flags;        /* 行为标识 */
     u_int     fflags;       /* 过滤器标识值 */
     intptr_t  data;         /* 过滤器数据 */
     void      *udata;       /* 应用透传数据 */
};


在一个 kqueue 中，{ident, filter} 确定一个唯一的事件：
ident
事件的 id，一般设置为文件描述符。

filter
可以将 kqueue filter 看作事件。内核检测 ident 上注册的 filter 的状态，状态发生了变化，就通知应用程序。kqueue 定义了较多的 filter：

   与socket读写相关的filter：

EVFILT_READ：TCP 监听 socket，如果在完成的连接队列 ( 已收三次握手最后一个 ACK) 中有数据，此事件将被通知。收到该通知的应用一般调用 accept()，且可通过 data 获得完成队列的节点个数。 流或数据报 socket，当协议栈的 socket 层接收缓冲区有数据时，该事件会被通知，并且 data 被设置成可读数据的字节数。
EVFILT_WRIT：当 socket 层的写入缓冲区可写入时，该事件将被通知；data 指示目前缓冲区有多少字节空闲空间。
   行为标志flags：

EV_ADD：指示加入事件到 kqueue
EV_DELETE：指示将传入的事件从 kqueue 中移除
　过滤器标识值：

EV_ENABLE：过滤器事件可用，注册一个事件时，默认是可用的。
EV_DISABLE：过滤器事件不可用，当内部描述可读或可写时，将不通知应用程序
注册事件到 kqueue



bool Register(int kq, int fd)
{
      struct kevent changes[1];
      EV_SET(&changes[0], fd, EVFILT_READ, EV_ADD, 0, 0, NULL);

      int ret = kevent(kq, changes, 1, NULL, 0, NULL);

      return true;
}


Register 将 fd 注册到 kq 中。注册的方法是通过 kevent() 将 eventlist 和 neventlist 置成 NULL 和 0 来达到的。
人们一般将 socket IO 设置成非阻塞模式，以提高读写性能的同时，避免 IO 读写不小心被锁定。为了达到某种目的，有人会通过 getsocketopt 来偷看 socket 读缓冲区的数据大小或写缓区可用空间的大小。在 kevent 返回时，将读写缓冲区的可读字节数或可写空间大小告诉应用程序。基于这个特性，使用 kqueue 的应用一般不使用非阻塞 IO。每次读时，根据 kevent 返回的可读字节大小，将接收缓冲区中的数据一次性读完；而发送数据时，也根据 kevent 返回的写缓冲区可写空间的大小，一次只发可写空间大小的数据。



select、poll、epoll 区别总结：

1、支持一个进程所能打开的最大连接数

select

单个进程所能打开的最大连接数有FD_SETSIZE宏定义，其大小是32个整数的大小（在32位的机器上，大小就是3232，同理64位机器上FD_SETSIZE为3264），当然我们可以对进行修改，然后重新编译内核，但是性能可能会受到影响，这需要进一步的测试。

poll

poll本质上和select没有区别，但是它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的

epoll

虽然连接数有上限，但是很大，1G内存的机器上可以打开10万左右的连接，2G内存的机器可以打开20万左右的连接

2、FD剧增后带来的IO效率问题

select

因为每次调用时都会对连接进行线性遍历，所以随着FD的增加会造成遍历速度慢的“线性下降性能问题”。

poll

同上

epoll

因为epoll内核中实现是根据每个fd上的callback函数来实现的，只有活跃的socket才会主动调用callback，所以在活跃socket较少的情况下，使用epoll没有前面两者的线性下降的性能问题，但是所有socket都很活跃的情况下，可能会有性能问题。

3、 消息传递方式

select

内核需要将消息传递到用户空间，都需要内核拷贝动作

poll

同上

epoll

epoll通过内核和用户空间共享一块内存来实现的。

总结：

综上，在选择select，poll，epoll时要根据具体的使用场合以及这三种方式的自身特点。

1、表面上看epoll的性能最好，但是在连接数少并且连接都十分活跃的情况下，select和poll的性能可能比epoll好，毕竟epoll的通知机制需要很多函数回调。

2、select低效是因为每次它都需要轮询。但低效也是相对的，视情况而定，也可通过良好的设计改善

再来谈谈异步IO iocp模型

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