情景

I/O复用，使程序能够监听多个文件描述符。再具体一点的情景：

• 客户端要同时处理多个socket，比如非阻塞connect技术
• 客户端要同时处理用户输入和网络连接，比如聊天室系统
• TCP服务器要同时处理监听socket和连接socket，这是IO复用使用最多的场合。
• 服务器要同时处理TCP请求和UDP请求。
• 服务器要同时监听多个端口，处理多种服务。比如xinetd

select API

1.轮询，时间复杂度O(n)
2.有连接数限制 FD_SETSIZE
3.内核需要将消息传递到用户空间，都需要内核拷贝动作
4.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”。
5.在连接数少而且socket都比较活跃的情况下，性能较好

#include <sys/select.h>
/** maxfdpl: 待测试的最大描述符的值+1，意思是0,1,2……maxfdpl-1均将被测试
    readset writeset exceptset: 待测试的描述符集，函数返回后用FD_ISSET宏来测试那些描述符已就绪
    timeout: 空指针时表示永远等待（仅有描述符就绪时才会返回），参数全为0时表示不等待（即轮询）
            不为0时表示固定等待时间，但不超过指定的秒数和微秒数  */          
int select(int maxfdpl, fd_set * readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval * tiomeout);

poll API

1.轮询，时间复杂度O(n)
2.连接数限制很大（65535，即系统最大文件描述数目cat /proc/sys/fs/file-max）
其他同select

#include <poll.h>
/**  fdarray: 指向描述结构体数组的第一个元素，测试条件由events决定，从revents从读取结果
      nfds: 元素个数
      timeout: INFIM表示永远等待，0表示立即返回，>0表示等待的毫秒数（通常的时钟分辨率为10ms）
*/
int poll(struct pollfd fd[], nfds_t nfds, int timeout); 

struct pollfd{
　　int fd;              //文件描述符
　　short events;    //请求的事件
　　short revents;   //返回的事件
};

epoll API

1.回调，时间复杂度O(1)
2.连接数限制很大（65535，即系统最大文件描述数目cat /proc/sys/fs/file-max）
3.epoll通过内核和用户空间共享一块内存来实现。
4.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。
5.适用于连接数量多，但活动连接较少的情况。

#include <sys/epoll.h>
// 创建一个内核事件表，返回表fd，size无意义（历史原因，>0即可）
int epoll_create(int size);
// op: 3种操作类型，在事件表上注册fd事件，以及修改和删除
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
// 调用类似poll，maxevents指定最多监听多少个事件，必须大于0
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

typedef union epoll_data {
    void *ptr;
    int fd;
    __uint32_t u32;
    __uint64_t u64;
} epoll_data_t;

struct epoll_event {
    __uint32_t events; /* Epoll events */
    epoll_data_t data; /* User data variable */
};

LT和ET模式

LT工作模式（Level Trigger，电平触发）：当epoll_wait检测到事件变化并将此通知给应用程序时，应用程序可以不立即处理事件，当下一次调用epoll_wait时，epoll_wait会再次通知此事件，直到被处理。
ET工作模式（Edge Trigger，边沿触发）：同样的事件发生后，后续调用不再通知，因此应用程序必须立即处理该事件。可见ET模式降低了同一个epoll事件被重复触发的次数，因此效率更高。

select和poll的工作模式都是LT，epoll支持ET高效模式（默认使用LT，相当于一个效率较高的poll）。使用ET模式的文件描述符应该是非阻塞的，如果是阻塞的name读或写操作会因为没有后续事件一直处于阻塞状态。

参考资料

《UNP卷1》第6章的第3节和第10节
《Linux高性能服务器编程》第9章的第1节至第4节