IO 多路复用

上面服务端通过多线程的方式处理客户端请求实现了主线程的非阻塞，使用不同线程处理不同的连接请求，但是我们并没有那么多的线程资源，并且等待读就绪的过程是耗时最多的，那么有没有什么办法可以将连接保存起来，等读已就绪时我们再进行处理。

• 基于非阻塞式 IO ，一些聪明的小伙伴可能会这样实现（即上文的示例）：

arr = new Arr[];
listenfd = socket(); // 打开一个网络通信套接字
bind(listenfd); // 绑定
listen(listenfd); // 监听
while(1) {
  connfd = accept(listenfd); // 阻塞 等待建立连接
  arr.add(connfd);
}

// 异步线程检测 连接是否可读
new Tread(){
 for(connfd : arr){
 int n = read(connfd, buf); // 检测 connfd 是否可读
 if(n != -1){
       newThreadDeal(buf); // 创建新线程处理
       close(connfd); // 关闭连接 
       arr.remove(connfd); // 移除已处理的连接
 }
 }
}

newTheadDeal(buf){
  doSomeThing(buf); // 处理数据
}

• 上面的实现看着很不错，但是却存在一个很大的问题，我们需要不断的调用 read() 进行系统调用，这里的系统调用我们可以理解为分布式系统的 RPC 调用，性能损耗十分严重，因为这依然是用户层的一些小把戏。

• 这时我们自然而然就会想到把上述循环检测连接（文件描述符）可读的过程交给操作系统去做，从而避免频繁的进行系统调用。当然操作系统给我们提供了这样的函数：select、poll、epoll。

select

• select 是操作系统提供的系统函数，通过它我们可以将文件描述符发送给系统，让系统内核帮我们遍历检测是否可读，并告诉我们进行读取数据。

arr = new Arr[];
listenfd = socket(); // 打开一个网络通信套接字
bind(listenfd); // 绑定
listen(listenfd); // 监听
while(1) {
  connfd = accept(listenfd); // 阻塞 等待建立连接
  arr.add(connfd);
}

// 异步线程检测 通过 select 判断是否有连接可读
new Tread(){
 while(select(arr) > 0){
 for(connfd : arr){
 if(connfd can read){
 // 如果套接字可读 创建新线程处理
        newTheadDeal(connfd);
        arr.remove(connfd); // 移除已处理的连接
 }
 }
 }
}

newTheadDeal(connfd){
 int n = read(connfd, buf); // 阻塞读取数据
    doSomeThing(buf); // 处理数据
    close(connfd); // 关闭连接 
}

• 从上面我们可以看出 select 运行的整个流程：

减少大量系统调用但也存在一些问题

• 每次调用需要在用户态和内核态之间拷贝文件描述符数组，但高并发场景下这个拷贝的消耗是很大的。
• 内核检测文件描述符可读还是通过遍历实现，当文件描述符数组很长时，遍历操作耗时也很长。