Linux IO 多路复用是什么意思？

写在前面：本文整理于知乎，原文链接为http://www.zhihu.com/question/32163005/answer/55772739，作者：罗志宇

再次向作者表示感谢~~

假设你是一个机场的空管， 你须要管理到你机场的全部的航线。 包含进港，出港， 有些航班须要放到停机坪等待，有些航班须要去登机口接乘客。

你会怎么做?

那么问题就来了：

非常快你就发现空管塔里面聚集起来一大票的空管员，交通略微繁忙一点，新的空管员就已经挤不进来了。

空管员之间须要协调，屋子里面就1, 2个人的时候还好，几十号人以后 。基本上就成菜市场了。

空管员常常须要更新一些公用的东西。比方起飞显示屏，比方下一个小时后的出港排期。最后你会非常惊奇的发现，每个人的时间最后都花在了抢这些资源上。

现实上我们的空管同一时候管几十架飞机稀松寻常的事情， 他们怎么做的呢？

他们用这个东西

   ![这里写图片描写叙述](https://pic2.zhimg.com/583d5ba3cee12e78befa8e2b749f4269_b.jpg)

这个东西叫flight progress strip. 每个块代表一个航班，不同的槽代表不同的状态，然后一个空管员能够管理一组这种块（一组航班），而他的工作。就是在航班信息有新的更新的时候。把相应的块放到不同的槽子里面。

这个东西如今还没有淘汰哦，仅仅是变成电子的了而已。

。

是不是认为一下子效率高了非常多，一个空管塔里能够调度的航线能够是前一种方法的几倍到几十倍。

假设你把每个航线当成一个Sock(I/O 流), 空管当成你的服务端Sock管理代码的话.

第一种方法就是最传统的多进程并发模型 (每进来一个新的I/O流会分配一个新的进程管理。)

另外一种方法就是I/O多路复用 (单个线程，通过记录跟踪每个I/O流(sock)的状态，来同一时候管理多个I/O流 。

)

事实上“I/O多路复用”这个坑爹翻译可能是这个概念在中文里面如此难理解的原因。所谓的I/O多路复用在英文中事实上叫 I/O multiplexing. 假设你搜索multiplexing啥意思，基本上都会出这个图：

于是大部分人都直接联想到”一根网线。多个sock复用” 这个概念，包含上面的几个回答。 事实上无论你用多进程还是I/O多路复用。 网线都仅仅有一根好伐。多个Sock复用一根网线这个功能是在内核＋驱动层实现的。

重要的事情再说一遍： I/O multiplexing 这里面的 multiplexing 指的事实上是在单个线程通过记录跟踪每个Sock(I/O流)的状态(相应空管塔里面的Fight progress strip槽)来同一时候管理多个I/O流. 发明它的原因，是尽量多的提高server的吞吐能力。

是不是听起来好拗口，看个图就懂了.

在同一个线程里面， 通过拨开关的方式。来同一时候传输多个I/O流。 (学过EE的人如今能够站出来义正严辞说这个叫“时分复用”了）。

什么，你还没有搞懂“一个请求到来了，nginx使用epoll接收请求的过程是如何的”。 多看看这个图就了解了。

提醒下，ngnix会有非常多链接进来， epoll会把他们都监视起来，然后像拨开关一样。谁有数据就拨向谁。然后调用相应的代码处理。

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了解这个主要的概念以后，其它的就非常好解释了。

select, poll, epoll 都是I/O多路复用的详细的实现。之所以有这三个鬼存在，事实上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，非常快就暴露出了非常多问题。

select 会改动传入的參数数组。这个对于一个须要调用非常多次的函数，是非常不友好的。

select 假设不论什么一个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，于是你仅仅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 仅仅能监视1024个链接。 这个跟草榴没啥关系哦。linux 定义在头文件里的，參见FD_SETSIZE。

select 不是线程安全的，假设你把一个sock增加到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，假设你丧心病狂的居然关掉这个sock, select的标准行为是。。

呃。。不可预測的， 这个但是写在文档中的哦.

“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的非常多问题，比方

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。不再改动传入数组，只是这个要看你的平台了，所以行走江湖。还是小心为妙。

事实上拖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server处理1千多个链接简直就是神一样的存在了，select非常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，无论server有多强悍。你也仅仅能在一个线程里面处理一组I/O流。你当然能够那多进程来配合了，只是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 能够说是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, 比方：

epoll 如今是线程安全的。

epoll 如今不仅告诉你sock组里面数据，还会告诉你详细哪个sock有数据，你不用自己去找了。

epoll 当年的patch，如今还在，以下链接能够看得到：

/dev/epoll Home Page

贴一张霸气的图。看看当年神一样的性能（測试代码都是死链了。 假设有人能够刨坟找出来。能够研究下细节怎么測的).

横轴Dead connections 就是链接数的意思。叫这个名字仅仅是它的測试工具叫deadcon. 纵轴是每秒处理请求的数量，你能够看到。epoll每秒处理请求的数量基本不会随着链接变多而下降的。poll 和/dev/poll 就非常慘了。

但是epoll 有个致命的缺点。

。仅仅有linux支持。

比方BSD上面相应的实现是kqueue。

事实上有些国内知名厂商把epoll从安卓里面裁掉这种脑残的事情我会主动告诉你嘛。

什么，你说没人用安卓做server。尼玛你是看不起p2p软件了啦。

而ngnix 的设计原则里面， 它会使用目标平台上面最高效的I/O多路复用模型咯，所以才会有这个设置。普通情况下，假设可能的话，尽量都用epoll/kqueue吧。

详细的在这里:

Connection processing methods

PS: 上面全部这些比較分析。都建立在大并发以下。假设你的并发数太少，用哪个，事实上都没有差别。

假设像是在欧朋数据中心里面的转码server那种动不动就是几万几十万的并发，不用epoll我能够直接去撞墙了。

作者：罗志宇

链接：http://www.zhihu.com/question/32163005/answer/55772739

来源：知乎

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