Linux高级IO：深入探索poll与epoll的奥秘

1. 为什么需要I/O多路复用？

假设你正在编写一个网络服务器，需要同时处理多个客户端连接。如果为每个连接创建一个线程，随着连接数增加，资源消耗会急剧上升。而I/O多路复用允许单个线程监视多个文件描述符，一旦某个描述符就绪（可读/可写/异常），就能通知应用程序进行相应的IO操作。这大大提高了系统的并发能力。

2. poll机制：基础但实用的多路转接

poll机制是System V引入的I/O多路复用函数，它通过一个pollfd结构数组来传递关心的文件描述符和事件。相比早期的select，poll没有最大文件描述符限制，而且使用链表存储，更加灵活。

    #include int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);// fds: pollfd结构数组// nfds: 数组大小// timeout: 超时时间（毫秒）  

使用poll时，每次调用都需要将整个fds数组从用户态拷贝到内核态，并且内核会遍历所有描述符来检查事件。当描述符数量很大时，效率会线性下降。这是poll的主要性能瓶颈。

3. epoll模型：Linux下的高性能王者

为了解决poll和select的效率问题，Linux内核引入了epoll模型。epoll通过三个关键函数实现高效的事件驱动：epoll_create创建epoll实例，epoll_ctl添加/修改/删除要监视的描述符，epoll_wait等待事件发生。epoll的优势在于：

• 事件驱动：内核使用回调机制，只将就绪的描述符返回给用户，避免了遍历所有描述符。
• 内存映射：epoll使用mmap加速内核与用户空间的数据交换，减少了拷贝开销。
• 两种触发模式：水平触发（LT）和边缘触发（ET）。LT是默认模式，只要文件描述符还有数据可读，就会一直通知；ET只在状态变化时通知一次，配合非阻塞IO能实现更高性能。

    int epfd = epoll_create(1);struct epoll_event ev, events[10];ev.events = EPOLLIN;ev.data.fd = sockfd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);while(1) {    int nfds = epoll_wait(epfd, events, 10, -1);    for(i=0; i  

4. poll与epoll对比总结

总的来说，对于连接数较少且相对固定的场景，poll机制足够简单易用；而对于高并发、大流量的服务器，epoll模型无疑是更好的选择。掌握这两种多路转接技术，是深入理解Linux高级IO的必经之路。

—— 本文由技术教程自动生成，帮助小白探索poll与epoll的奥秘 ——