讲多路复用先我觉得有必要讲一下什么是阻塞IO、非阻塞IO、同步IO、异步IO这几个东西；linux的五种IO模型：

1)阻塞I/O（blocking I/O）

2)非阻塞I/O（nonblocking I/O）

3) I/O复用(select和poll)（I/O multiplexing）

4)信号驱动I/O（signal driven I/O (SIGIO)）

5)异步I/O（asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）。

POSIX(可移植操作系统接口)把同步IO操作定义为导致进程阻塞直到IO完成的操作，反之则是异步IO。同步和异步的概念描述的是用户线程与内核的交互方式：同步是指用户线程发起IO请求后需要等待或者轮询内核IO操作完成后才能继续执行；而异步是指用户线程发起IO请求后仍继续执行，当内核IO操作完成后会通知用户线程，或者调用用户线程注册的回调函数。

上面的概念看着就很不好理解，这也常常让我傻傻分不清，关于同步和异步，又去查了关于同步和异步，找到一个比较好理解的说法

同步和异步其实指的是，请求发起方对消息结果的获取是主动发起的，还是等被动通知的。如果是请求方主动发起的，一直在等待应答结果（同步阻塞），或者可以先去处理其他的事情，但要不断轮询查看发起的请求是否有应答结果（同步非阻塞）因为不管如何都要发起方主动获取消息结果，所以形式上还是同步操作。如果是由服务方通知的，也就是请求方发出请求后，要么在一直等待通知（异步阻塞），要么就先去干自己的事了（异步非阻塞），当事情处理完成之后，服务方会主动通知请求方，它的请求已经完成，这就是异步。异步通知的方式一般是通过状态改变，消息通知，或者回调函数来完成，大多数时候采用的都是回调函数。

就可以很清楚知道，同步等待应答结果，是主动去获取消息结果，而异步是等待通知,等别人给他通知，怎么理解这两个的区别呢，后面介绍IO模式的时候慢慢说

下面关于IO模型转至：https://www.cnblogs.com/euphie/p/6376508.html

阻塞IO模型

使用recv的默认参数一直等数据直到拷贝到用户空间，这段时间内进程始终阻塞。A同学用杯子装水，打开水龙头装满水然后离开。这一过程就可以看成是使用了阻塞IO模型，因为如果水龙头没有水，他也要等到有水并装满杯子才能离开去做别的事情。很显然，这种IO模型是同步的。

非阻塞IO模型

改变flags，让recv不管有没有获取到数据都返回，如果没有数据那么一段时间后再调用recv看看，如此循环。B同学也用杯子装水，打开水龙头后发现没有水，它离开了，过一会他又拿着杯子来看看……在中间离开的这些时间里，B同学离开了装水现场(回到用户进程空间)，可以做他自己的事情。这就是非阻塞IO模型。但是它只有是检查无数据的时候是非阻塞的，在数据到达的时候依然要等待复制数据到用户空间(等着水将水杯装满)，因此它还是同步IO。

IO复用模型

这里在调用recv前先调用select或者poll，这2个系统调用都可以在内核准备好数据(网络数据到达内核)时告知用户进程，这个时候再调用recv一定是有数据的。因此这一过程中它是阻塞于select或poll，而没有阻塞于recv，有人将非阻塞IO定义成在读写操作时没有阻塞于系统调用的IO操作(不包括数据从内核复制到用户空间时的阻塞，因为这相对于网络IO来说确实很短暂)，如果按这样理解，这种IO模型也能称之为非阻塞IO模型，但是按POSIX来看，它也是同步IO，那么也和楼上一样称之为同步非阻塞IO吧。

这种IO模型比较特别，分个段。因为它能同时监听多个文件描述符(fd)。这个时候C同学来装水，发现有一排水龙头，舍管阿姨告诉他这些水龙头都还没有水，等有水了告诉他。于是等啊等(select调用中)，过了一会阿姨告诉他有水了，但不知道是哪个水龙头有水，自己看吧。于是C同学一个个打开，往杯子里装水(recv)。这里再顺便说说鼎鼎大名的epoll(高性能的代名词啊)，epoll也属于IO复用模型，主要区别在于舍管阿姨会告诉C同学哪几个水龙头有水了，不需要一个个打开看(当然还有其它区别)。

信号驱动IO模型

通过调用sigaction注册信号函数，等内核数据准备好的时候系统中断当前程序，执行信号函数(在这里面调用recv)。D同学让舍管阿姨等有水的时候通知他(注册信号函数)，没多久D同学得知有水了，跑去装水。是不是很像异步IO？很遗憾，它还是同步IO(省不了装水的时间啊)。

异步IO模型

调用aio_read，让内核等数据准备好，并且复制到用户进程空间后执行事先指定好的函数。E同学让舍管阿姨将杯子装满水后通知他。整个过程E同学都可以做别的事情(没有recv)，这才是真正的异步IO。

总结，IO分两阶段：

1.数据准备阶段

2.内核空间复制回用户进程缓冲区阶段

一般来讲：阻塞IO模型、非阻塞IO模型、IO复用模型(select/poll/epoll)、信号驱动IO模型都属于同步IO，因为阶段2是阻塞的(尽管时间很短)。只有异步IO模型是符合POSIX异步IO操作含义的，不管在阶段1还是阶段2都可以干别的事。

看完上面的介绍就能清楚什么是同步和异步了，对于IO而言，同步IO不管怎样都还是要read将数据读出来，而异步IO就通知你有数据来就可以直接对数据进行处理，就像个小孩子，同步小朋友肚子饿了，再怎么偷懒，饭菜家里人做好了，他也还是自己去打饭，然后吃，而异步小朋友是个小霸王，要别人打好饭送到面前喂他，他再决定是躺着吃还是坐着吃。

阻塞和非阻塞，可以fcntl设置文件成非阻塞，要想非阻塞操作普通的文件时，open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);参数flags加上O_NONBLOCK或O_NDELAY。对于网络socket的文件描述符，recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);最后一个参数flag设置成MSG_DONTWAIT，对于阻塞的socket也可以setsockopt设置超时时间，可能还有很多处理方法，这里只是说几个我知道的~，接下来就主要说多路复用了！也不会说很详细具体怎么用吧，就是说一下多路复用select、poll、epoll的区别，各自的优缺点什么的。

多路复用select、poll、epoll

网上看到的几个比较有趣的对比，来源https://www.cnblogs.com/wt645631686/p/8528912.html：

1、select大妈每一个女生下楼, select大妈都不知道这个是不是你的女神, 她需要一个一个询问, 并且select大妈能力还有限, 最多一次帮你监视1024个妹子；

poll大妈不限制盯着女生的数量, 只要是经过宿舍楼门口的女生, 都会帮你去问是不是你女神；

epoll大妈不限制盯着女生的数量, 并且也不需要一个一个去问. 那么如何做呢? epoll大妈会为每个进宿舍楼的女生脸上贴上一个大字条,上面写上女生自己的名字, 只要女生下楼了, epoll大妈就知道这个是不是你女神了, 然后大妈再通知你；

2、一个epoll场景：一个酒吧服务员（一个线程），前面趴了一群醉汉，突然一个吼一声“倒酒”（事件），你小跑过去给他倒一杯，然后随他去吧，突然又一个要倒酒，你又过去倒上，就这样一个服务员服务好多人，有时没人喝酒，服务员处于空闲状态，可以干点别的玩玩手机。至于epoll与select，poll的区别在于后两者的场景中醉汉不说话，你要挨个问要不要酒，没时间玩手机了。io多路复用大概就是指这几个醉汉共用一个服务员。

select

select的缺点：

1. 单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制，通常是1024，当然可以更改数量，但由于select采用轮询的方式扫描文件描述符，文件描述符数量越多，性能越差；根据fd_size的定义它的大小为32个整数大小（32位机器为32*32，所有共有1024bits可以记录fd），每个fd一个bit，所以最大只能同时处理1024个fd

2. 内核 / 用户空间内存拷贝问题，select需要复制大量的句柄数据结构，产生巨大的开销；

3. select返回的是含有整个句柄的数组，应用程序需要遍历整个数组才能发现哪些句柄发生了事件；

4. select的触发方式是水平触发，应用程序如果没有完成对一个已经就绪的文件描述符进行IO操作，那么之后每次select调用还是会将这些文件描述符通知进程。

Poll:

select()和poll()系统调用的本质一样。poll()的机制与 select() 类似，与 select() 在本质上没有多大差别，管理多个描述符也是进行轮询，根据描述符的状态进行处理，但是 poll() 没有最大文件描述符数量的限制（但是数量过大后性能也是会下降）。poll() 和 select() 同样存在一个缺点就是，包含大量文件描述符的数组被整体复制于用户态和内核的地址空间之间，而不论这些文件描述符是否就绪，它的开销随着文件描述符数量的增加而线性增大

#include <poll.h>struct pollfd{int fd; /* 文件描述符 */short events; /* 等待的事件 */short revents; /* 实际发生了的事件 */} ;int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

第一个参数用来指向一个struct pollfd类型的数组，每一个pollfd结构体指定了一个被监视的文件描述符，指示poll()监视多个文件描述符。每个结构体的events域是监视该文件描述符的事件掩码，由用户来设置这个域。revents域是文件描述符的操作结果事件掩码，内核在调用返回时设置这个域，events域中请求的任何事件都可能在revents域中返回。

第二个参数同样是待监听的最大文件描述符加一

第三个参数是超时时间

相比select模型，poll使用链表保存文件描述符，因此没有了监视文件数量的限制，但其他三个缺点依然存在。

epoll：

Epoll触发模式LT模式和ET模式：

epoll有LT(evel triggered水平触发)和ET(edge-triggered边沿触发)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。ET和LT的区别，LT事件不会丢弃，而是只要读buffer里面有数据可以让用户读，则不断的通知你。而ET则只在事件发生之时通知。可以简单理解为LT是水平触发，而ET则为边缘触发。LT模式只要有事件未处理就会触发，而ET则只在高低电平变换时（即状态从1到0或者0到1）触发。

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，只监听你感兴趣并添加进去的文件描述符，不会随着文件描述符数目的增加效率下降。只有活跃可用的文件描述符才会调用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。