【轉】IO模型及select武通、poll霹崎、epoll和kqueue的區(qū)別
（一）首先，介紹幾種常見的I/O模型及其區(qū)別冶忱，如下：
blocking I/O
nonblocking I/O
I/O multiplexing (selectandpoll)
signal driven I/O (SIGIO)
asynchronous I/O (the POSIXaio_functions)—————異步IO模型最大的特點是 完成后發(fā)回通知尾菇。
阻塞與否，取決于實現(xiàn)IO交換的方式囚枪。
異步阻塞是基于select派诬，select函數(shù)本身的實現(xiàn)方式是阻塞的，而采用select函數(shù)有個好處就是它可以同時監(jiān)聽多個文件句柄.
異步非阻塞直接在完成后通知链沼，用戶進程只需要發(fā)起一個IO操作然后立即返回默赂，等IO操作真正的完成以后，應用程序會得到IO操作完成的通知括勺，此時用戶進程只需要對數(shù)據(jù)進行處理就好了缆八，不需要進行實際的IO讀寫操作谒臼，因為真正的IO讀取或者寫入操作已經由內核完成了。
這個不用多解釋吧耀里，阻塞套接字蜈缤。下圖是它調用過程的圖示：
重點解釋下上圖，下面例子都會講到冯挎。首先application調用 recvfrom()轉入kernel底哥，注意kernel有2個過程，wait for data和copy data from kernel to user房官。直到最后copy complete后趾徽，recvfrom()才返回。此過程一直是阻塞的翰守。
與blocking I/O對立的孵奶，非阻塞套接字，調用過程圖如下：
可以看見蜡峰，如果直接操作它了袁，那就是個輪詢。湿颅。直到內核緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)载绿。
3 I/O multiplexing (select and poll)
最常見的I/O復用模型，select油航。
select先阻塞崭庸，有活動套接字才返回。與blocking I/O相比谊囚，select會有兩次系統(tǒng)調用怕享，但是select能處理多個套接字。
只有UNIX系統(tǒng)支持镰踏，感興趣的課查閱相關資料
與I/O multiplexing (select and poll)相比函筋，它的優(yōu)勢是，免去了select的阻塞與輪詢余境，當有活躍套接字時驻呐，由注冊的handler處理灌诅。
5 asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)
很少有*nix系統(tǒng)支持芳来，windows的IOCP則是此模型
完全異步的I/O復用機制，因為縱觀上面其它四種模型猜拾，至少都會在由kernel copy data to appliction時阻塞即舌。而該模型是當copy完成后才通知application，可見是純異步的挎袜。好像只有windows的完成端口是這個模型顽聂，效率也很出色肥惭。
可以看出，越往后紊搪，阻塞越少蜜葱，理論上效率也是最優(yōu)。
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5種模型的比較比較清晰了耀石，剩下的就是把select,epoll,iocp,kqueue按號入座那就OK了牵囤。
select和iocp分別對應第3種與第5種模型，那么epoll與kqueue呢滞伟？其實也于select屬于同一種模型揭鳞，只是更高級一些，可以看作有了第4種模型的某些特性梆奈，如callback機制野崇。
答案是亩钟，他們無輪詢乓梨。因為他們用callback取代了。想想看清酥，當套接字比較多的時候督禽，每次select()都要通過遍歷FD_SETSIZE個Socket來完成調度,不管哪個Socket是活躍的,都遍歷一遍。這會浪費很多CPU時間总处。如果能給套接字注冊某個回調函數(shù)狈惫，當他們活躍時，自動完成相關操作鹦马，那就避免了輪詢胧谈，這正是epoll與kqueue做的。
windows or *nix （IOCP or kqueue/epoll）荸频？
誠然菱肖，Windows的IOCP非常出色，目前很少有支持asynchronous I/O的系統(tǒng)旭从，但是由于其系統(tǒng)本身的局限性稳强，大型服務器還是在UNIX下。而且正如上面所述和悦，kqueue/epoll 與 IOCP相比退疫，就是多了一層從內核copy數(shù)據(jù)到應用層的阻塞，從而不能算作asynchronous I/O類鸽素。但是褒繁，這層小小的阻塞無足輕重，kqueue與epoll已經做得很優(yōu)秀了馍忽。
實際上燕差，不管是哪種模型，都可以抽象一層出來坝冕，提供一致的接口徒探，廣為人知的有ACE,Libevent（基于reactor模式）這些，他們都是跨平臺的喂窟，而且他們自動選擇最優(yōu)的I/O復用機制刹帕，用戶只需調用接口即可。說到這里又得說說2個設計模式谎替，ReactorandProactor偷溺。見：Reactor模式--VS--Proactor模式。Libevent是Reactor模型钱贯，ACE提供Proactor模型挫掏。實際都是對各種I/O復用機制的封裝。
現(xiàn)在可以確定尉共，目前的java本質是select()模型，可以檢查/jre/bin/nio.dll得知弃锐。至于java服務器為什么效率還不錯袄友。。我也不得而知霹菊，可能是設計得比較好吧剧蚣。。-_-旋廷。
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只有IOCP是asynchronous I/O鸠按，其他機制或多或少都會有一點阻塞。
select低效是因為每次它都需要輪詢饶碘。但低效也是相對的目尖，視情況而定，也可通過良好的設計改善
epoll, kqueue扎运、select是Reacor模式瑟曲，IOCP是Proactor模式。
java nio包是select模型豪治。洞拨。
1. 使用多進程或者多線程，但是這種方法會造成程序的復雜鬼吵，而且對與進程與線程的創(chuàng)建維護也需要很多的開銷扣甲。（Apache服務器是用的子進程的方式，優(yōu)點可以隔離用戶） ?（同步阻塞IO）
2.一種較好的方式為I/O多路轉接（I/O multiplexing）（貌似也翻譯多路復用）齿椅，先構造一張有關描述符的列表（epoll中為隊列）琉挖，然后調用一個函數(shù)，直到這些描述符中的一個準備好時才返回涣脚，返回時告訴進程哪些I/O就緒示辈。select和epoll這兩個機制都是多路I/O機制的解決方案，select為POSIX標準中的遣蚀，而epoll為Linux所特有的矾麻。
區(qū)別（epoll相對select優(yōu)點）主要有三：
1.select的句柄數(shù)目受限，在linux/posix_types.h頭文件有這樣的聲明：#define __FD_SETSIZE??? 1024? 表示select最多同時監(jiān)聽1024個fd芭梯。而epoll沒有险耀，它的限制是最大的打開文件句柄數(shù)目。
2.epoll的最大好處是不會隨著FD的數(shù)目增長而降低效率玖喘，在selec中采用輪詢處理甩牺，其中的數(shù)據(jù)結構類似一個數(shù)組的數(shù)據(jù)結構，而epoll是維護一個隊列累奈，直接看隊列是不是空就可以了贬派。epoll只會對"活躍"的socket進行操作---這是因為在內核實現(xiàn)中epoll是根據(jù)每個fd上面的callback函數(shù)實現(xiàn)的。那么澎媒，只有"活躍"的socket才會主動的去調用 callback函數(shù)（把這個句柄加入隊列）搞乏，其他idle狀態(tài)句柄則不會，在這點上戒努，epoll實現(xiàn)了一個"偽"AIO请敦。但是如果絕大部分的I/O都是“活躍的”，每個I/O端口使用率很高的話储玫，epoll效率不一定比select高（可能是要維護隊列復雜）冬三。
3.使用mmap加速內核與用戶空間的消息傳遞。無論是select,poll還是epoll都需要內核把FD消息通知給用戶空間缘缚，如何避免不必要的內存拷貝就很重要勾笆，在這點上，epoll是通過內核于用戶空間mmap同一塊內存實現(xiàn)的桥滨。
epoll有兩種工作方式
ET：Edge Triggered，邊緣觸發(fā)齐媒。僅當狀態(tài)發(fā)生變化時才會通知蒲每，epoll_wait返回。換句話喻括，就是對于一個事件邀杏，只通知一次。且只支持非阻塞的socket。
LT：Level Triggered望蜡，電平觸發(fā)（默認工作方式）唤崭。類似select/poll,只要還有沒有處理的事件就會一直通知，以LT方式調用epoll接口的時候脖律，它就相當于一個速度比較快的poll.支持阻塞和不阻塞的socket谢肾。
1 ?Apache 模型，簡稱 PPC?（ Process Per Connection 小泉，）:為每個連接分配一個進程芦疏。主機分配給每個連接的時間和空間上代價較大，并且隨著連接的增多微姊，大量進程間切換開銷也增長了酸茴。很難應對大量的客戶并發(fā)連接。
2 ?TPC?模型（ Thread Per Connection ）：每個連接一個線程兢交。和PCC類似薪捍。
3 ?select 模型：I/O多路復用技術。
.1 每個連接對應一個描述魁淳。select模型受限于?FD_SETSIZE即進程最大打開的描述符數(shù)linux2.6.35為1024,實際上linux每個進程所能打開描數(shù)字的個數(shù)僅受限于內存大小飘诗，然而在設計select的系統(tǒng)調用時，卻是參考FD_SETSIZE的值界逛±ジ澹可通過重新編譯內核更改此值，但不能根治此問題息拜，對于百萬級的用戶連接請求 ?即便增加相應 進程數(shù)溉潭， 仍顯得杯水車薪呀。
.2select每次都會掃描一個文件描述符的集合少欺，這個集合的大小是作為select第一個參數(shù)傳入的值喳瓣。但是每個進程所能打開文件描述符若是增加了 ，掃描的效率也將減小赞别。
.3內核到用戶空間畏陕，采用內存復制傳遞文件描述上發(fā)生的信息。
4 poll 模型：I/O多路復用技術仿滔。poll模型將不會受限于FD_SETSIZE惠毁，因為內核所掃描的文件 描述符集合的大小是由用戶指定的，即poll的第二個參數(shù)崎页。但仍有掃描效率和內存拷貝問題鞠绰。
5 pselect模型：I/O多路復用技術。同select飒焦。
6 epoll模型：
.1)無文件描述字大小限制僅與內存大小相關
.2)epoll返回時已經明確的知道哪個socket fd發(fā)生了什么事件蜈膨，不用像select那樣再一個個比對。
.3)內核到用戶空間采用共享內存方式，傳遞消息翁巍。
1驴一、單個epoll并不能解決所有問題，特別是你的每個操作都比較費時的時候曙咽，因為epoll是串行處理的蛔趴。?所以你有還是必要建立線程池來發(fā)揮更大的效能挑辆。
2例朱、如果fd被注冊到兩個epoll中時，如果有時間發(fā)生則兩個epoll都會觸發(fā)事件鱼蝉。
3洒嗤、如果注冊到epoll中的fd被關閉，則其會自動被清除出epoll監(jiān)聽列表魁亦。
4渔隶、如果多個事件同時觸發(fā)epoll，則多個事件會被聯(lián)合在一起返回洁奈。
5间唉、epoll_wait會一直監(jiān)聽epollhup事件發(fā)生，所以其不需要添加到events中利术。
6呈野、為了避免大數(shù)據(jù)量io時，et模式下只處理一個fd,其他fd被餓死的情況發(fā)生印叁。linux建議可以在fd聯(lián)系到的結構中增加ready位被冒，然后epoll_wait觸發(fā)事件之后僅將其置位為ready模式，然后在下邊輪詢ready fd列表轮蜕。
參考：
http://blog.csdn.net/ysu108/article/details/7570571
http://techbbs.zol.com.cn/1/8_2245.html
轉自：http://blog.csdn.net/wenbingoon/article/details/9004512
