作者 |?京東云開發(fā)者-京東零售?石朝陽

在說 IO 多路復(fù)用模型之前，我們先來大致了解下 Linux 文件系統(tǒng)。在 Linux 系統(tǒng)中，不論是你的鼠標(biāo)，鍵盤，還是打印機(jī)，甚至于連接到本機(jī)的 socket client 端，都是以文件描述符的形式存在于系統(tǒng)中，諸如此類，等等等等，所以可以這么說，一切皆文件。來看一下系統(tǒng)定義的文件描述符說明：

?? 從上面的列表可以看到，文件描述符 0,1,2 都已經(jīng)被系統(tǒng)占用了，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，這三個(gè)描述符就存在了。其中 0 代表標(biāo)準(zhǔn)輸入，1 代表標(biāo)準(zhǔn)輸出，2 代表錯(cuò)誤輸出。當(dāng)我們創(chuàng)建新的文件描述符的時(shí)候，就會(huì)在 2 的基礎(chǔ)上進(jìn)行遞增?？梢赃@么說，文件描述符是為了管理被打開的文件而創(chuàng)建的系統(tǒng)索引，他代表了文件的身份 ID。對(duì)標(biāo) windows 的話，你可以認(rèn)為和句柄類似，這樣就更容易理解一些。 由于網(wǎng)上對(duì) linux 文件這塊的原理描述的文章已經(jīng)非常多了，所以這里我不再做過多的贅述，感興趣的同學(xué)可以從 Wikipedia 翻閱一下。由于這塊內(nèi)容比較復(fù)雜，不屬于本文普及的內(nèi)容，建議讀者另行自研，這里我非常推薦馬士兵老師將 linux 文件系統(tǒng)這塊，講解的真的非常好。

select 模型

此模型是 IO 多路復(fù)用的最早期使用的模型之一，距今已經(jīng)幾十年了，但是現(xiàn)在依舊有不少應(yīng)用還在采用此種方式，可見其長(zhǎng)生不老。首先來看下其具體的定義（來源于 man 二類文檔）：

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *errorfds, struct timeval *timeout);

這里解釋下其具體參數(shù)：

參數(shù)一：nfds，也即 maxfd，最大的文件描述符遞增一。這里之所以傳最大描述符，為的就是在遍歷 fd_set 的時(shí)候，限定遍歷范圍。

參數(shù)二：readfds，可讀文件描述符集合。

參數(shù)三：writefds，可寫文件描述符集合。

參數(shù)四：errorfds，異常文件描述符集合。

參數(shù)五：timeout，超時(shí)時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)沒有檢測(cè)到描述符被觸發(fā)，則返回。

下面的宏處理，可以對(duì) fd_set 集合（準(zhǔn)確的說是 bitmap，一個(gè)描述符有變更，則會(huì)在描述符對(duì)應(yīng)的索引處置 1）進(jìn)行操作：

FD_CLR (inr fd,fd_set* set) 用來清除描述詞組 set 中相關(guān) fd 的位，即 bitmap 結(jié)構(gòu)中索引值為 fd 的值置為 0。

FD_ISSET (int fd,fd_set *set) 用來測(cè)試描述詞組 set 中相關(guān) fd 的位是否為真，即 bitmap 結(jié)構(gòu)中某一位是否為 1。

FD_SET（int fd,fd_set*set） 用來設(shè)置描述詞組 set 中相關(guān) fd 的位，即將 bitmap 結(jié)構(gòu)中某一位設(shè)置為 1，索引值為 fd。

FD_ZERO（fd_set *set） 用來清除描述詞組 set 的全部位，即將 bitmap 結(jié)構(gòu)全部清零。

首先來看一段服務(wù)端采用了 select 模型的示例代碼：

//創(chuàng)建server端套接字，獲取文件描述符
    int listenfd = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(listenfd < 0) return -1;
    //綁定服務(wù)器
    bind(listenfd,(struct sockaddr*)&address,sizeof(address));
    //監(jiān)聽服務(wù)器
    listen(listenfd,5); 
    struct sockaddr_in client;
    socklen_t addr_len = sizeof(client);
    //接收客戶端連接
    int connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&client,&addr_len);
    //讀緩沖區(qū)
    char buff[1024]; 
    //讀文件操作符
    fd_set read_fds;  
    while(1)
    {
        memset(buff,0,sizeof(buff));
        //注意：每次調(diào)用select之前都要重新設(shè)置文件描述符connfd，因?yàn)槲募枋龇頃?huì)在內(nèi)核中被修改
        FD_ZERO(&read_fds);
        FD_SET(connfd,&read_fds);
        //注意：select會(huì)將用戶態(tài)中的文件描述符表放到內(nèi)核中進(jìn)行修改，內(nèi)核修改完畢后再返回給用戶態(tài)，開銷較大
        ret = select(connfd+1,&read_fds,NULL,NULL,NULL);
        if(ret < 0)
        {
            printf("Fail to select!
");
            return -1;
        }
        //檢測(cè)文件描述符表中相關(guān)請(qǐng)求是否可讀
        if(FD_ISSET(connfd, &read_fds))
        {
            ret = recv(connfd,buff,sizeof(buff)-1,0);
            printf("receive %d bytes from client: %s 
",ret,buff);
        }
    }

上面的代碼我加了比較詳細(xì)的注釋了，大家應(yīng)該很容易看明白，說白了大概流程其實(shí)如下：

首先，創(chuàng)建 socket 套接字，創(chuàng)建完畢后，會(huì)獲取到此套接字的文件描述符。

然后，bind 到指定的地址進(jìn)行監(jiān)聽 listen。這樣，服務(wù)端就在特定的端口啟動(dòng)起來并進(jìn)行監(jiān)聽了。

之后，利用開啟 accept 方法來監(jiān)聽客戶端的連接請(qǐng)求。一旦有客戶端連接，則將獲取到當(dāng)前客戶端連接的 connection 文件描述符。

雙方建立連接之后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳了。需要注意的是，在循環(huán)開始的時(shí)候，務(wù)必每次都要重新設(shè)置當(dāng)前 connection 的文件描述符，是因?yàn)槲募杳枋龇碓趦?nèi)核中被修改過，如果不重置，將會(huì)導(dǎo)致異常的情況。

重新設(shè)置文件描述符后，就可以利用 select 函數(shù)從文件描述符表中，來輪詢哪些文件描述符就緒了。此時(shí)系統(tǒng)會(huì)將用戶態(tài)的文件描述符表發(fā)送到內(nèi)核態(tài)進(jìn)行調(diào)整，即將準(zhǔn)備就緒的文件描述符進(jìn)行置位，然后再發(fā)送給用戶態(tài)的應(yīng)用中來。

用戶通過 FD_ISSET 方法來輪詢文件描述符，如果數(shù)據(jù)可讀，則讀取數(shù)據(jù)即可。

舉個(gè)例子，假設(shè)此時(shí)連接上來了 3 個(gè)客戶端，connection 的文件描述符分別為 4,8,12，那么其 read_fds 文件描述符表（bitmap 結(jié)構(gòu)）的大致結(jié)構(gòu)為 00010001000100000....0，由于 read_fds 文件描述符的長(zhǎng)度為 1024 位，所以最多允許 1024 個(gè)連接。

而在 select 的時(shí)候，涉及到用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的轉(zhuǎn)換，所以整體轉(zhuǎn)換方式如下：

所以，綜合起來，select 整體還是比較高效和穩(wěn)定的，但是呈現(xiàn)出來的問題也不少，這些問題進(jìn)一步限制了其性能發(fā)揮：

文件描述符表為 bitmap 結(jié)構(gòu)，且有長(zhǎng)度為 1024 的限制。

fdset 無法做到重用，每次循環(huán)必須重新創(chuàng)建。

頻繁的用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)拷貝，性能開銷較大。

需要對(duì)文件描述符表進(jìn)行遍歷，O (n) 的輪詢時(shí)間復(fù)雜度。

poll 模型

考慮到 select 模型的幾個(gè)限制，后來進(jìn)行了改進(jìn)，這也就是 poll 模型，既然是 select 模型的改進(jìn)版，那么肯定有其亮眼的地方，一起來看看吧。當(dāng)然，這次我們依舊是先翻閱 linux man 二類文檔，因?yàn)檫@是官方的文檔，對(duì)其有著最為精準(zhǔn)的定義。

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

其實(shí)，從運(yùn)行機(jī)制上說來，poll 所做的功能和 select 是基本上一樣的，都是等待并檢測(cè)一組文件描述符就緒，然后在進(jìn)行后續(xù)的 IO 處理工作。只不過不同的是，select 中，采用的是 bitmap 結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度限定在 1024 位的文件描述符表，而 poll 模型則采用的是 pollfd 結(jié)構(gòu)的數(shù)組 fds，也正是由于 poll 模型采用了數(shù)組結(jié)構(gòu)，則不會(huì)有 1024 長(zhǎng)度限制，使其能夠承受更高的并發(fā)。

pollfd 結(jié)構(gòu)內(nèi)容如下：

struct pollfd {
    int   fd;         /* 文件描述符 */
    short events;     /* 關(guān)心的事件 */
    short revents;    /* 實(shí)際返回的事件 */
};

從上面的結(jié)構(gòu)可以看出，fd 很明顯就是指文件描述符，也就是當(dāng)客戶端連接上來后，fd 會(huì)將生成的文件描述符保存到這里；而 events 則是指用戶想關(guān)注的事件；revents 則是指實(shí)際返回的事件，是由系統(tǒng)內(nèi)核填充并返回，如果當(dāng)前的 fd 文件描述符有狀態(tài)變化，則 revents 的值就會(huì)有相應(yīng)的變化。

events 事件列表如下：

revents 事件列表如下：

從列表中可以看出，revents 是包含 events 的。接下來結(jié)合示例來看一下：

//創(chuàng)建server端套接字，獲取文件描述符
    int listenfd = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(listenfd < 0) return -1;
    //綁定服務(wù)器
    bind(listenfd,(struct sockaddr*)&address,sizeof(address));
    //監(jiān)聽服務(wù)器
    listen(listenfd,5); 
    struct pollfd pollfds[1];
    socklen_t addr_len = sizeof(client);
    //接收客戶端連接
    int connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&client,&addr_len);
    //放入fd數(shù)組
    pollfds[0].fd = connfd;
    pollfds[0].events = POLLIN;
    //讀緩沖區(qū)
    char buff[1024]; 
    //讀文件操作符
    fd_set read_fds;  
    while(1)
    {
        memset(buff,0,sizeof(buff));
        /**
         ** SELECT模型專用
         ** 注意：每次調(diào)用select之前都要重新設(shè)置文件描述符connfd，因?yàn)槲募枋龇頃?huì)在內(nèi)核中被修改
         ** FD_ZERO(&read_fds);
         ** FD_SET(connfd,&read_fds);
        ** 注意：select會(huì)將用戶態(tài)中的文件描述符表放到內(nèi)核中進(jìn)行修改，內(nèi)核修改完畢后再返回給用戶態(tài)，開銷較大
        ** ret = select(connfd+1,&read_fds,NULL,NULL,NULL);
        **/
        ret = poll(pollfds, 1, 1000);
        if(ret < 0)
        {
            printf("Fail to poll!
");
            return -1;
        }
        /**
         ** SELECT模型專用
         ** 檢測(cè)文件描述符表中相關(guān)請(qǐng)求是否可讀
         ** if(FD_ISSET(connfd, &read_fds))
         ** {
         **   ret = recv(connfd,buff,sizeof(buff)-1,0);
         **   printf("receive %d bytes from client: %s 
",ret,buff);
         ** }
         **/
        //檢測(cè)文件描述符數(shù)組中相關(guān)請(qǐng)求
        if(pollfds[0].revents & POLLIN){
            pollfds[0].revents = 0;
            ret = recv(connfd,buff,sizeof(buff)-1,0);
            printf("receive %d bytes from client: %s 
",ret,buff);
        }
    }

由于源碼中，我做了比較詳細(xì)的注釋，同時(shí)將和 select 模型不一樣的地方都列了出來，這里就不再詳細(xì)解釋了。總體說來，poll 模型比 select 模型要好用一些，去掉了一些限制，但是仍然避免不了如下的問題：

用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)仍需要頻繁切換，因?yàn)?revents 的賦值是在內(nèi)核態(tài)進(jìn)行的，然后再推送到用戶態(tài)，和 select 類似，整體開銷較大。

仍需要遍歷數(shù)組，時(shí)間復(fù)雜度為 O（N）。

epoll 模型

如果說 select 模型和 poll 模型是早期的產(chǎn)物，在性能上有諸多不盡人意之處，那么自 linux 2.6 之后新增的 epoll 模型，則徹底解決了性能問題，一舉使得單機(jī)承受百萬并發(fā)的課題變得極為容易?，F(xiàn)在可以這么說，只需要一些簡(jiǎn)單的設(shè)置更改，然后配合上 epoll 的性能，實(shí)現(xiàn)單機(jī)百萬并發(fā)輕而易舉。同時(shí)，由于 epoll 整體的優(yōu)化，使得之前的幾個(gè)比較耗費(fèi)性能的問題不再成為羈絆，所以也成為了 linux 平臺(tái)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊的首選模型。

講解之前，還是 linux man 文檔鎮(zhèn)樓：linux man epoll 4 類文檔 linux man epoll 7 類文檔，倆文檔結(jié)合著讀，會(huì)對(duì) epoll 有個(gè)大概的了解。和之前提到的 select 和 poll 不同的是，此二者皆屬于系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，但是 epoll 則不然，他是存在于內(nèi)核中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以通過 epoll_create，epoll_ctl 及 epoll_wait 三個(gè)函數(shù)結(jié)合來對(duì)此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操控。

說道 epoll_create 函數(shù)，其作用是在內(nèi)核中創(chuàng)建一個(gè) epoll 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)例，然后將返回此實(shí)例在系統(tǒng)中的文件描述符。此 epoll 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組成其實(shí)是一個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)，我們稱之為 interest list，里面會(huì)注冊(cè)連接上來的 client 的文件描述符。

其簡(jiǎn)化工作機(jī)制如下：

說道 epoll_ctl 函數(shù)，其作用則是對(duì) epoll 實(shí)例進(jìn)行增刪改查操作。有些類似我們常用的 CRUD 操作。這個(gè)函數(shù)操作的對(duì)象其實(shí)就是 epoll 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)有新的 client 連接上來的時(shí)候，他會(huì)將此 client 注冊(cè)到 epoll 中的 interest list 中，此操作通過附加 EPOLL_CTL_ADD 標(biāo)記來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)已有的 client 掉線或者主動(dòng)下線的時(shí)候，他會(huì)將下線的 client 從 epoll 的 interest list 中移除，此操作通過附加 EPOLL_CTL_DEL 標(biāo)記來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)有 client 的文件描述符有變更的時(shí)候，他會(huì)將 events 中的對(duì)應(yīng)的文件描述符進(jìn)行更新，此操作通過附加 EPOLL_CTL_MOD 來實(shí)現(xiàn)；當(dāng) interest list 中有 client 已經(jīng)準(zhǔn)備好了，可以進(jìn)行 IO 操作的時(shí)候，他會(huì)將這些 clients 拿出來，然后放到一個(gè)新的 ready list 里面。

其簡(jiǎn)化工作機(jī)制如下：

說道 epoll_wait 函數(shù)，其作用就是掃描 ready list，處理準(zhǔn)備就緒的 client IO，其返回結(jié)果即為準(zhǔn)備好進(jìn)行 IO 的 client 的個(gè)數(shù)。通過遍歷這些準(zhǔn)備好的 client，就可以輕松進(jìn)行 IO 處理了。

上面這三個(gè)函數(shù)是 epoll 操作的基本函數(shù)，但是，想要徹底理解 epoll，則需要先了解這三塊內(nèi)容，即：inode，鏈表，紅黑樹。

在 linux 內(nèi)核中，針對(duì)當(dāng)前打開的文件，有一個(gè) open file table，里面記錄的是所有打開的文件描述符信息；同時(shí)也有一個(gè) inode table，里面則記錄的是底層的文件描述符信息。這里假如文件描述符 B fork 了文件描述符 A，雖然在 open file table 中，我們看新增了一個(gè)文件描述符 B，但是實(shí)際上，在 inode table 中，A 和 B 的底層是一模一樣的。這里，將 inode table 中的內(nèi)容理解為 windows 中的文件屬性，會(huì)更加貼切和易懂。這樣存儲(chǔ)的好處就是，無論上層文件描述符怎么變化，由于 epoll 監(jiān)控的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)是 inode table 的底層數(shù)據(jù)，那么我就可以一直能夠監(jiān)控到文件的各種變化信息，這也是 epoll 高效的基礎(chǔ)。更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱這兩篇文章：Nonblocking IO & The method to epoll's madness.

簡(jiǎn)化流程如下：

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)這塊解決了，那么針對(duì)連接上來的客戶端 socket，該用什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存進(jìn)來呢？這里用到了紅黑樹，由于客戶端 socket 會(huì)有頻繁的新增和刪除操作，而紅黑樹這塊時(shí)間復(fù)雜度僅僅為 O (logN)，還是挺高效的。有人會(huì)問為啥不用哈希表呢？當(dāng)大量的連接頻繁的進(jìn)行接入或者斷開的時(shí)候，擴(kuò)容或者其他行為將會(huì)產(chǎn)生不少的 rehash 操作，而且還要考慮哈希沖突的情況。雖然查詢速度的確可以達(dá)到 o (1)，但是 rehash 或者哈希沖突是不可控的，所以基于這些考量，我認(rèn)為紅黑樹占優(yōu)一些。

客戶端 socket 怎么管理這塊解決了，接下來，當(dāng)有 socket 有數(shù)據(jù)需要進(jìn)行讀寫事件處理的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)將已經(jīng)就緒的 socket 添加到雙向鏈表中，然后通過 epoll_wait 方法檢測(cè)的時(shí)候，其實(shí)檢查的就是這個(gè)雙向鏈表，由于鏈表中都是就緒的數(shù)據(jù)，所以避免了針對(duì)整個(gè)客戶端 socket 列表進(jìn)行遍歷的情況，使得整體效率大大提升。整體的操作流程為：

首先，利用 epoll_create 在內(nèi)核中創(chuàng)建一個(gè) epoll 對(duì)象。其實(shí)這個(gè) epoll 對(duì)象，就是一個(gè)可以存儲(chǔ)客戶端連接的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

然后，客戶端 socket 連接上來，會(huì)通過 epoll_ctl 操作將結(jié)果添加到 epoll 對(duì)象的紅黑樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。

然后，一旦有 socket 有事件發(fā)生，則會(huì)通過回調(diào)函數(shù)將其添加到 ready list 雙向鏈表中。

最后，epoll_wait 會(huì)遍歷鏈表來處理已經(jīng)準(zhǔn)備好的 socket，然后通過預(yù)先設(shè)置的水平觸發(fā)或者邊緣觸發(fā)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的感知操作。

從上面的細(xì)節(jié)可以看出，由于 epoll 內(nèi)部監(jiān)控的是底層的文件描述符信息，可以將變更的描述符直接加入到 ready list，無需用戶將所有的描述符再進(jìn)行傳入。同時(shí)由于 epoll_wait 掃描的是已經(jīng)就緒的文件描述符，避免了很多無效的遍歷查詢，使得 epoll 的整體性能大大提升，可以說現(xiàn)在只要談?wù)?linux 平臺(tái)的 IO 多路復(fù)用，epoll 已經(jīng)成為了不二之選。

水平觸發(fā)和邊緣觸發(fā)

上面說到了 epoll，主要講解了 client 端怎么連進(jìn)來，但是并未詳細(xì)的講解 epoll_wait 怎么被喚醒的，這里我將來詳細(xì)的講解一下。

水平觸發(fā)，意即 Level Trigger，邊緣觸發(fā)，意即 Edge Trigger，如果單從字面意思上理解，則不太容易，但是如果將硬件設(shè)計(jì)中的水平沿，上升沿，下降沿的概念引進(jìn)來，則理解起來就容易多了。比如我們可以這樣認(rèn)為：

如果將上圖中的方塊看做是 buffer 的話，那么理解起來則就更加容易了，比如針對(duì)水平觸發(fā)，buffer 只要是一直有數(shù)據(jù)，則一直通知；而邊緣觸發(fā)，則 buffer 容量發(fā)生變化的時(shí)候，才會(huì)通知。雖然可以這樣簡(jiǎn)單的理解，但是實(shí)際上，其細(xì)節(jié)處理部分，比圖示中展現(xiàn)的更加精細(xì)，這里來詳細(xì)的說一下。

邊緣觸發(fā)

針對(duì)讀操作，也就是當(dāng)前 fd 處于 EPOLLIN 模式下，即可讀。此時(shí)意味著有新的數(shù)據(jù)到來，接收緩沖區(qū)可讀，以下 buffer 都指接收緩沖區(qū)：

buffer 由空變?yōu)榉强眨饧从袛?shù)據(jù)進(jìn)來的時(shí)候，此過程會(huì)觸發(fā)通知。

buffer 原本有些數(shù)據(jù)，這時(shí)候又有新數(shù)據(jù)進(jìn)來的時(shí)候，數(shù)據(jù)變多，此過程會(huì)觸發(fā)通知。

buffer 中有數(shù)據(jù)，此時(shí)用戶對(duì)操作的 fd 注冊(cè) EPOLL_CTL_MOD 事件的時(shí)候，會(huì)觸發(fā)通知。

針對(duì)寫操作，也就是當(dāng)前 fd 處于 EPOLLOUT 模式下，即可寫。此時(shí)意味著緩沖區(qū)可以寫了，以下 buffer 都指發(fā)送緩沖區(qū)：

buffer 滿了，這時(shí)候發(fā)送出去一些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變少，此過程會(huì)觸發(fā)通知。

buffer 原本有些數(shù)據(jù)，這時(shí)候又發(fā)送出去一些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變少，此過程會(huì)觸發(fā)通知。

這里就是 ET 這種模式觸發(fā)的幾種情形，可以看出，基本上都是圍繞著接收緩沖區(qū)或者發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)變化來進(jìn)行的。

晦澀難懂？不存在的，舉個(gè)栗子：

在服務(wù)端，我們開啟邊緣觸發(fā)模式，然后將 buffer size 設(shè)為 10 個(gè)字節(jié)，來看看具體的表現(xiàn)形式。

服務(wù)端開啟，客戶端連接，發(fā)送單字符 A 到服務(wù)端，輸出結(jié)果如下：

-->ET Mode: it was triggered once

get 1 bytes of content: A

-->wait to read!

可以看到，由于 buffer 從空到非空，邊緣觸發(fā)通知產(chǎn)生，之后在 epoll_wait 處阻塞，繼續(xù)等待后續(xù)事件。

這里我們變一下，輸入 ABCDEFGHIJKLMNOPQ，可以看到，客戶端發(fā)送的字符長(zhǎng)度超過了服務(wù)端 buffer size，那么輸出結(jié)果將是怎么樣的呢？

-->ET Mode: it was triggered once

get 9 bytes of content: ABCDEFGHI

get 8 bytes of content: JKLMNOPQ

-->wait to read!

可以看到，這次發(fā)送，由于發(fā)送的長(zhǎng)度大于 buffer size，所以內(nèi)容被折成兩段進(jìn)行接收，由于用了邊緣觸發(fā)方式，buffer 的情況是從空到非空，所以只會(huì)產(chǎn)生一次通知。

水平觸發(fā)

水平觸發(fā)則簡(jiǎn)單多了，他包含了邊緣觸發(fā)的所有場(chǎng)景，簡(jiǎn)而言之如下：

當(dāng)接收緩沖區(qū)不為空的時(shí)候，有數(shù)據(jù)可讀，則讀事件會(huì)一直觸發(fā)。

當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)未滿的時(shí)候，可以繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)，則寫事件一直會(huì)觸發(fā)。

同樣的，為了使表達(dá)更清晰，我們也來舉個(gè)栗子，按照上述入輸入方式來進(jìn)行。

服務(wù)端開啟，客戶端連接并發(fā)送單字符 A，可以看到服務(wù)端輸出情況如下：

-->LT Mode: it was triggered once!

get 1 bytes of content: A

這個(gè)輸出結(jié)果，毋庸置疑，由于 buffer 中有數(shù)據(jù)，所以水平模式觸發(fā)，輸出了結(jié)果。

服務(wù)端開啟，客戶端連接并發(fā)送 ABCDEFGHIJKLMNOPQ，可以看到服務(wù)端輸出情況如下：

-->LT Mode: it was triggered once!

get 9 bytes of content: ABCDEFGHI

-->LT Mode: it was triggered once!

get 8 bytes of content: JKLMNOPQ

從結(jié)果中，可以看出，由于 buffer 中數(shù)據(jù)讀取完畢后，還有未讀完的數(shù)據(jù)，所以水平模式會(huì)一直觸發(fā)，這也是為啥這里水平模式被觸發(fā)了兩次的原因。

有了這兩個(gè)栗子的比對(duì)，不知道聰明的你，get 到二者的區(qū)別了嗎？

在實(shí)際開發(fā)過程中，實(shí)際上 LT 更易用一些，畢竟系統(tǒng)幫助我們做了大部分校驗(yàn)通知工作，之前提到的 SELECT 和 POLL，默認(rèn)采用的也都是這個(gè)。但是需要注意的是，當(dāng)有成千上萬個(gè)客戶端連接上來開始進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，由于 LT 的特性，內(nèi)核會(huì)頻繁的處理通知操作，導(dǎo)致其相對(duì)于 ET 來說，比較的耗費(fèi)系統(tǒng)資源，所以，隨著客戶端的增多，其性能也就越差。

而邊緣觸發(fā)，由于監(jiān)控的是 FD 的狀態(tài)變化，所以整體的系統(tǒng)通知并沒有那么頻繁，高并發(fā)下整體的性能表現(xiàn)也要好很多。但是由于此模式下，用戶需要積極的處理好每一筆數(shù)據(jù)，帶來的維護(hù)代價(jià)也是相當(dāng)大的，稍微不注意就有可能出錯(cuò)。所以使用起來須要非常小心才行。

至于二者如何抉擇，諸位就仁者見仁智者見智吧。

行文到這里，關(guān)于 epoll 的講解基本上完畢了，大家從中是不是學(xué)到了很多干貨呢？由于從 netty 研究到 linux epoll 底層，其難度非常大，可以用曲高和寡來形容，所以在這塊探索的文章是比較少的，很多東西需要自己照著 man 文檔和源碼一點(diǎn)一點(diǎn)的琢磨（linux 源碼詳見 eventpoll.c 等）。這里我來糾正一下搜索引擎上，說 epoll 高性能是因?yàn)槔?mmap 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的內(nèi)存共享，所以性能好，我前期被這個(gè)觀點(diǎn)誤導(dǎo)了好久，后來下來了 linux 源碼，翻了一下，并沒有在 epoll 中翻到 mmap 的技術(shù)點(diǎn)，所以這個(gè)觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。這些錯(cuò)誤觀點(diǎn)的文章，國(guó)內(nèi)不少，國(guó)外也不少，希望大家能審慎抉擇，避免被錯(cuò)誤帶偏。

所以，epoll 高性能的根本就是，其高效的文件描述符處理方式加上頗具特性邊的緣觸發(fā)處理模式，以極少的內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的切換，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的高并發(fā)。

編輯：黃飛

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