参考视频：小白也看得懂的 I/O 多路复用解析 | bilibili (opens new window)

1. 基础概念

1.1 Socket

套接字。百科：对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点的抽象。

例子：客户端将数据通过网线发送到服务端，客户端发送数据需要一个出口，服务端接收数据需要一个入口，这两个“口子”就是 Socket。

1.2 FD: File Descriptor

文件描述符，非负整数。“一切皆文件”，linux 中的一切资源都可以通过文件的方式访问和管理。而 FD 就类似文件的索引（符号、指针），指向某个资源，内核（kernel）利用 FD 来访问和管理资源。

当我们调用内核函数创建 socket 后，内核返回给我们的是 socket 对应的文件描述符（fd），所以我们对 socket 的操作基本都是通过 fd 来进行。

1.3 Socket 通信

我们通过一张图来看下客户端和服务器使用 socket 进行通信的核心流程：

图中函数的含义如下：

• socket：创建一个套接字

• bind：将 socket 绑定到指定地址

• listen：使套接字处于监听状态，等待客户端连接到来

• accept：接受客户端连接

• connect：客户端发起连接

• read：从 fd 对应的 socket 中读取数据

• write：将数据写入 fd 对应的 socket 中

• close：关闭 socket 文件描述符

1.4 IO 模型小栗子

接着我们通过一个例子来了解下各种IO模型。

例子：你是一个老师，让学生做作业，学生做完作业后收作业。

• **同步阻塞：**逐个收作业，先收A，再收B，接着是C、D，如果有一个学生还未做完，则你会等到他写完，然后才继续收下一个。
  • 解析：这就是同步阻塞的特点，只要中间有一个未就绪，则你会被阻塞住，从而影响到后面的其他学生。
• **同步非阻塞：**逐个收作业，先收A，再收B，接着是C、D，如果有一个学生还未做完，则你会跳过该学生，继续去收下一个。
  • 解析：可以看到同步非阻塞相较于同步阻塞已经是更好的方案了，你不会因为某个学生未就绪而阻塞住，这样就可以减少对后续学生的影响。但是这个方案也可能会出现其他问题，如果你下去收作业的时候，全部学生都还没做完，则你可能会白走一圈，然后一个作业也没收到。
• **select/poll：**学生写完了作业会举手，但是你不知道是谁举手，需要一个个的去询问。
  • 解析：这个方案相较于同步非阻塞来说有一点好处，就是你是确认有学生做完的，所以你下去肯定能收到作业，但是他有一个不好的点在于你需要一个个的去询问。
• **epoll：**学生写完了作业会举手，你知道是谁举手，你直接去收作业。
  • 解析：这个方案就很高效了，每次都能准确的收到作业。