什么是IO多路复用

首先了解下网络套接字（socket）的概念，可以把它简单理解为 TCP 网络层中应用层和传输层之间的一个抽象层：

客户端和服务端建立抽象的网络连接时，TCP/IP 层需要做很多操作，如各种报文，消息头以及消息结构的封装。

而 socket 把这些复杂的操作，抽象成了几个简单的接口，供应用层来调用以实现进程在网络中通信。

TCP/IP 只是一个抽象的协议栈，网络连接时要具体实现，同时还得对外提供具体的接口，这就是 socket 接口。当一个请求连接到服务端时，可以把这个连接看作是 socket 节点连接。

举个例子，模拟一个服务器处理 3 个 socket 连接，在没有 IO 多路复用之前，我们的客户端与服务端是这么进行连接的：

• 一次只能连接 1 个 socket
• 永久阻塞直到 socket 连接有数据可读

不难发现，如果一个服务器有数以万计的请求时，处理效率将非常低下。

这时，IO 多路复用登场了，首先给出一个故事来帮助我们理解什么是 IO 多路复用：假设你是一个老师，让 30 个学生解答一道题目，然后检查学生做的是否正确，你有下面三个选择：

第一种选择：学生开始做题之前，由自己判断可能会先做完题目，然后举手。你负责检查先举手的学生，等着这个学生把题目做完，中间哪也不去，直到这个学生完成题目后，再检查下一位举手的学生。这时，如果有一位学生解答不出来，全班都会被耽误。这就是没有 IO 多路复用的情况。

第二种选择：你创建 30 个分身，每个分身检查一个学生的答案是否正确。这种类似于为每一个用户创建一个进程或者线程处理连接。这种方式看起来效率也很高，但连接数很多时，频繁创建进程或线程，资源十分有限。

第三种选择，你站在讲台上等，谁解答完谁举手。这时 C、D 举手，表示他们解答问题完毕，你下去依次检查 C、D 的答案，然后继续回到讲台上等。此时 E、A 又举手，然后去处理 E 和 A…

这就是 IO 复用模型，Linux下的select、poll 和 epoll 就是这样做的。比如，epoll 实现时，首先将用户 socket 对应的文件描述符（file descriptor，简称 fd）注册进 epoll，然后 epoll 帮你监听哪些 socket 上有消息到达，这样就避免了大量的无用操作。

此时的 socket 应该采用非阻塞模式，即收发客户消息不会阻塞（可以理解为大部分时间下，老师不再监听某个特定的学生做作业）。这样，整个过程只在调用 select、poll、epoll 这些调用的时候才会阻塞，整个进程或者线程就被充分利用起来。