什么是IO多路复用

古城微笑少年丶 2023-01-03 01:41 137阅读 0赞

先百度或者知乎，找到这篇文章 \[1\] [***IO 多路复用是什么意思？***][IO]

文中提到：

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第一种好理解，就是来一个请求，fork一个进程，第二种提到I/O多路复用使用单个线程实现的，作者肯定没有写错，因为后面的文章也都是写的线程，我的问题是为什么不是进程来管理？参考文章\[2\] 里面的code 给出的是通过一个进程来服务多个client 连接请求. 我理解这是通过单进程的里面的一个线程来处理的，所以这里进程线程就不作区分.

还有，下面引文中一个问题问的很好

“

Q:   
那这样子，在读取socket1的数据时，如果其它socket有数据来，那么也要等到socket1读取完了才能继续读取其它socket的数据吧。那不是也阻塞住了吗？而且读取到的数据也要开启线程处理吧，那这和多线程IO有什么区别呢？

”

因为的答案很清楚了，加一些自己的理解，I/O多路复用解决了用单进程/线程 服务多个请求的问题，但是加入多个请求的read或者write 都ready了，还是一个一个轮流处理的，这时我们自然想到用多线程来处理多个请求，但是如果CPU是单核的还是体现不了多线程的优势，必须是多核CPU才行.

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这里摘录一些精彩回复

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作者：罗志宇  
链接：https://www.zhihu.com/question/32163005/answer/55772739  
来源：知乎  
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

**select, poll, epoll 都是I/O多路复用的具体的实现，之所以有这三个鬼存在，其实是他们出现是有先后顺序的。**

I/O多路复用这个概念被提出来以后， select是第一个实现 (1983 左右在BSD里面实现的)。

select 被实现以后，很快就暴露出了很多问题。

*  select 会修改传入的参数数组，这个对于一个需要调用很多次的函数，是非常不友好的。
 *  select 如果任何一个sock(I/O stream)出现了数据，select 仅仅会返回，但是并不会告诉你是那个sock上有数据，于是你只能自己一个一个的找，10几个sock可能还好，要是几万的sock每次都找一遍，这个无谓的开销就颇有海天盛筵的豪气了。
 *  select 只能监视1024个链接， 这个跟草榴没啥关系哦，linux 定义在头文件中的，参见*FD\_SETSIZE。*
 *  select 不是线程安全的，如果你把一个sock加入到select, 然后突然另外一个线程发现，尼玛，这个sock不用，要收回。对不起，这个select 不支持的，如果你丧心病狂的竟然关掉这个sock, select的标准行为是。。呃。。不可预测的， 这个可是写在文档中的哦.

“If a file descriptor being monitored by select() is closed in another thread, the result is unspecified”  
霸不霸气

于是14年以后(1997年）一帮人又实现了poll, poll 修复了select的很多问题，比如

*  poll 去掉了1024个链接的限制，于是要多少链接呢， 主人你开心就好。
 *  poll 从设计上来说，不再修改传入数组，不过这个要看你的平台了，所以行走江湖，还是小心为妙。

**其实拖14年那么久也不是效率问题， 而是那个时代的硬件实在太弱，一台服务器处理1千多个链接简直就是神一样的存在了，select很长段时间已经满足需求。**

但是poll仍然不是线程安全的， 这就意味着，不管服务器有多强悍，你也只能在一个线程里面处理一组I/O流。你当然可以那多进程来配合了，不过然后你就有了多进程的各种问题。

于是5年以后, 在2002, 大神 Davide Libenzi 实现了epoll.

epoll 可以说是I/O 多路复用最新的一个实现，epoll 修复了poll 和select绝大部分问题, 比如：

*  epoll 现在是线程安全的。
 *  epoll 现在不仅告诉你sock组里面数据，还会告诉你具体哪个sock有数据，你不用自己去找了。

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作者：Leslie  
链接：https://www.zhihu.com/question/32163005/answer/76577586  
来源：知乎  
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

要弄清问题 先要知道问题的出现原因  
原因:  
由于进程的执行过程是线性的(也就是顺序执行),当我们调用低速系统I/O(read,write,accept等等),进程可能阻塞,此时进程就阻塞  
在这个调用上,不能执行其他操作.阻塞很正常. 接下来考虑这么一个问题:  
一个服务器进程和一个客户端进程通信,服务器端read(sockfd1,bud,bufsize),此时客户端进程没有发送数据,那么read(阻塞调用)将阻塞直到客户端调用write(sockfd,but,size)发来数据. 在一个客户和服务器通信时这没什么问题,当多个客户与服务器通信时,若服务器阻塞于其中一个客户sockfd1,当另一个客户的数据到达套接字sockfd2时,服务器不能处理,仍然阻塞在read(sockfd1,...)上;此时问题就出现了,不能及时处理另一个客户的服务,咋么办?I/O多路复用来解决!  
I/O多路复用:  
继续上面的问题,有多个客户连接,sockfd1,sockfd2,sockfd3..sockfdn同时监听这n个客户,当其中有一个发来消息时就从select的阻塞中返回,然后就调用read读取收到消息的sockfd,然后又循环回select阻塞;  
这样就不会因为阻塞在其中一个上而不能处理另一个客户的消息

Q:  
那这样子，在读取socket1的数据时，如果其它socket有数据来，那么也要等到socket1读取完了才能继续读取其它socket的数据吧。那不是也阻塞住了吗？而且读取到的数据也要开启线程处理吧，那这和多线程IO有什么区别呢？

A:  
1.CPU本来就是线性的 不论什么都需要顺序处理 并行只能是多核CPU  
[io][]多路复用本来就是用来解决对多个I/O监听时,一个I/O阻塞影响其他I/O的问题,跟多线程没关系.  
3.跟多线程相比较,线程切换需要切换到内核进行线程切换,需要消耗时间和资源. 而I/O多路复用不需要切换线/进程,效率相对较高,特别是对高并发的应用nginx就是用I/O多路复用,故而性能极佳.但多线程编程逻辑和处理上比I/O多路复用简单.而I/O多路复用处理起来较为复杂.

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作者：匿名用户  
链接：https://www.zhihu.com/question/32163005/answer/55687802  
来源：知乎  
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

这些名词比较绕口，理解涵义就好。一个epoll场景：一个酒吧服务员（一个线程），前面趴了一群醉汉，突然一个吼一声“倒酒”（事件），你小跑过去给他倒一杯，然后随他去吧，突然又一个要倒酒，你又过去倒上，就这样一个服务员服务好多人，有时没人喝酒，服务员处于空闲状态，可以干点别的玩玩手机。至于epoll与select，poll的区别在于后两者的场景中醉汉不说话，你要挨个问要不要酒，没时间玩手机了。io多路复用大概就是指这几个醉汉共用一个服务员。

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select()，poll()，epoll() 都是I/O多路复用的机制。I/O 多路复用通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪，就是这个文件描述符进行读写操作之前），能够通知程序进行相应的读写操作。但select()，poll()，epoll() 本质上都是同步 I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步 I/O 则无需自己负责进行读写，异步 I/O 的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。

看了上面的介绍，原理是懂了，但是具体细节不太懂，直到遇到了参考文章\[2\]，才通透了许多

ref:

\[1\] [*IO 多路复用是什么意思？*][IO]

\[2\] *[Linux IO 多路复用 select VS poll VS epoll][Linux IO _ select VS poll VS epoll]*

\[3\] *[select、poll、epoll之间的区别总结\[整理\]][select_poll_epoll]*

\[4\] [同步IO、异步IO、阻塞IO、非阻塞IO之间的联系与区别][IO_IO_IO_IO]

\[5\] [Python也能高并发][Python]

转载请注明出处 http://www.cnblogs.com/mashuai-191/

[IO]: https://www.zhihu.com/question/32163005
[79826df5174e504d07018ace45b00017.png]: /images/20221119/28c7cc21f6e44a3f881705aad1a4d2a9.png
[2dddc8950c872192b294af38d840112c.png]: /images/20221119/abf06c19951a400f9b352ec98fef3d56.png
[io]: https://link.zhihu.com/?target=http%3A//2.io
[Linux IO _ select VS poll VS epoll]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/34371409
[select_poll_epoll]: https://www.cnblogs.com/Anker/p/3265058.html
[IO_IO_IO_IO]: https://www.cnblogs.com/euphie/p/6376508.html
[Python]: http://blog.51cto.com/youerning/2161196