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关于fd你可以简单理解为指向socket资源的一个指针，因为内核只返回给我们socket的fd，所以我们对socket的操作都是通过这个fd。

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用户空间为什么要拷贝fd到内核空间呢？
因为用户态不能执行内核操作。

网络数据包传输过来，解析端口号可以找到对应的进程，但是是怎么找到对应的socket的呢？
根据来源ip和端口号，目标ip 和端口号，就可以定位到。

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讨论了 select/poll 几个缺点，针对这几个缺点，就需要解决以下几件事：

• 如何突破文件描述符数量的限制
• 如何避免用户态和内核态对文件描述符集合的拷贝
• socket 就绪后，如何避免线性遍历文件描述符集合

如何突破文件描述符数量的限制？
其实 poll 已经解决了，poll 使用的是链表的方式管理 socket 描述符，但问题是不够高效，如果有百万级别的连接需要管理，如何快速的插入和删除就变得很重要，于是 epoll 采用了红黑树的方式进行管理，这样能保证在添加 socket 和删除 socket 时，有 O(log(n)) 的复杂度。

如何避免用户态和内核态对文件描述符集合的拷贝？
其实对于 select 来说，由于这个集合是保存在用户态的，所以当调用 select 时需要屡次的把这个描述符集合拷贝到内核空间。所以如果要解决这个问题，可以直接把这个集合放在内核空间进行管理。没错，epoll 就是这样做的，epoll 在内核空间创建了一颗红黑树，应用程序直接把需要监控的 socket 对象添加到这棵树上，直接从用户态到内核态了，而且后续也不需要再次拷贝了。

socket就绪后，如何避免内核线性遍历文件描述符集合？
这个问题就会比较复杂，要完整理解就得涉及到内核收包到应用层的整个过程。
这里先简单讲一下，与 select 不同，epoll 使用了一个双向链表来保存就绪的 socket，这样当活跃连接数不多的情况下，应用程序只需要遍历这个就绪链表就行了，而 select 没有这样一个用来存储就绪 socket 的东西，导致每次需要线性遍历所有socket，以确定是哪个或者哪几个 socket 就绪了。这里需要注意的是，这个就绪链表保存活跃链接，数量是较少的，也需要从内核空间拷贝到用户空间。

从上面 3 点可以看到 epoll 的几个特点：

• 程序在内核空间开辟一块缓存，用来管理 epoll 红黑树，高效添加和删除
• 红黑树位于内核空间，用来直接管理 socket，减少和用户态的交互
• 使用双向链表缓存就绪的 socket，数量较少
• 只需要拷贝这个双向链表到用户空间，再遍历就行，注意这里也需要拷贝，没有共享内存

当一个包从网卡进来之后，是如何走到应用程序的呢？中间经过了哪些步骤呢？

1. 进程用户态创建Socket.
2. 调用read后，如果当前Socket数据接受队列上没有数据时则会将当前进程阻塞掉，修改当前进程状态，并让出CPU使用权，一直等待到有数据包的到来，这里当前进程已经让出CPU使用权，CPU已经不在对当前进程进行调度.
3. 数据包到达网卡后，通过DMA技术将本次网络包复制到RingBuffer中.
4. 网卡通过给CPU特定针脚发送电压变化来通知CPU有网络包到来，也就是网络包到来硬中断.
5. CPU简单处理后发送软中断，此时内核线程ksoftirqd来进行处理.
6. 内核线程根据特定软中断信号执行网络包接受处理函数，其会将网络包从RingBuffer中取出来放入到指定Socket的数据就绪队列中.
7. 唤醒用户进程，CPU重新调度，调度到之后，进入内核态读取Socket数据就绪队列中的数据包到用户态.

简单总结一下收包以及触发的过程：

1. 包从网卡进来
2. 一路经过各个子系统到达内核协议栈（传输层）
3. 内核根据包的 {src_ip:src_port, dst_ip:dst_port} 找到 socket 对象（内核维护了一份四元组和 socket 对象的一一映射表）
4. 数据包被放到 socket 对象的接收缓冲区
5. 内核唤醒 socket 对象上的等待队列中的进程，通知 socket 事件
6. 进程唤醒，处理 socket 事件（read/write)

参考

I/O 多路复用解析
https://www.bilibili.com/video/BV1r54y1f7bU