首先，每个客户端连接在Linux系统下，都有一个文件描述符fd与之对应，文件描述符有一个编号，不同的编号表示不同的连接。

1、select系统调用

select系统调用有一个重要参数，为fd文件描述符集合，即你要监听哪些文件描述符（哪些连接），这个文件描述符集合rset用一个bitmap位图表示，位图大小为1024，即最多只能监听1024个客户端连接。

当发起系统调用时，会将rset拷贝到内核态，然后内核态监听有没有数据可以处理，监听的所有文件描述符都没有数据的话会一直阻塞，直到有数据时，将有数据的fd索引置一，然后返回给用户态

Select缺点：

• 位图大小默认1024，有上限。

• 每次都需要创建一个文件描述符位图并拷贝到内核态。

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
​

1. nfds：要检测的文件描述符数量，最大文件描述符加1。

2. readfds：指定了被读监控的文件描述符集；

3. writefds：指定了被写监控的文件描述符集；

4. exceptfds：指定了被例外条件监控的文件描述符集；

5. timeout：超时时间。

readfds是个长度为1024的bitmap。我们都知道fd文件描述符有一个序号，

如果现在我监听3，6，8号的fd，那么位图就是：

...10100100

那么select的具体流程是什么呢？

1、应用程序创建socket，生成文件描述符，并生成bitmap，使用hash的方式将bitmap的对应位置置一。

2、执行系统调用，将bitmap拷贝至内核空间，根据bitmap遍历对应的文件描述符，一旦有事件产生就返回。

3、用户程序遍历文件描述符，处理请求。

4、应用程序不停的调用select即可。

select模型已经很不错了，但是依然有不足的地方：

1. bitmap位图上限是1024，所以能监控的fd最多也就这么多。

2. fset位图不可重用，每次赋值全部清零，状态全部丢失。

3. fset位图需要不断的进行用户空间到内核空间的拷贝。

4. 每次查找时间复杂度都是O(n)。

说句实话，如果没有更好的选择方案，这都不是问题。

2、Poll系统调用

Poll工作原理与Select基本相同，不同的只是将位图数组改成数组，也有资料说是链表，没有了最大连接数1024的限制，依然有fd集合的拷贝和O(n)的遍历过程。

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

这个系统调用的

1. fds：存放需要被检测状态的套接字描述符，与select不同（select在调用之后会清空这个数组），每当调用这个数组，系统不会清空这个数组，而是存放revents状态变化描述符变量，这样才做起来很方便。

2. nfds：用于标记数组fd中struct pollfd结构元素的总数量。

3. timeout：是超时时间。

4. 返回值大于零表示成功，返回满足条件的文件描述符的个数

   返回值等于零，表示超时。

   返回值等于-1 发生错误，比如描述符不合法，接受到中断信号，内存不足

被检测的套接字使用结构体封装，如下：

struct pollfd {int   fd;         /* file descriptor */short events;     /* requested events */short revents;    /* returned events */
};
​

pollfd

1. fd 文件描述符

2. events 请求的事件

3. revents 返回的事件

事件的类型比如：

1. pollin表示文件有数据来、文件描述符可读

2. pollout表示文件可写

3. pollerr表示错误发生

poll的优势：

1、大量的 fd的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，而不管这样的复制是不是有意义。

2、 可重用

3、Epoll系统调用

为解决fd集合拷贝的问题，epoll采用用户态和内核态共享epoll_fds集合。当调用epoll_wait系统调用时，内核态会去检查有哪些fd有事件，检查完毕后会将共享的epoll_fds集合重排序，将有事件的fd放在前面，并返回有事件的fd个数。

客户端收到返回的个数，就不需要全部遍历，而是直接处理fd。

1、int epoll_create(int size);
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#注意：size参数只是告诉内核这个 epoll对象会处理的事件大致数目，而不是能够处理的事件的最大个数。在 Linux最新的一些内核版本的实现中，#这个 size参数没有任何意义。
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2、int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
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#epoll的事件注册函数，epoll_ctl向 epoll对象中添加、修改或者删除感兴趣的事件，返回0表示成功，否则返回–1，此时需要根据errno错误码##判断错误类型。
​
#它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。
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3、int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
​
epoll_wait方法返回的事件必然是通过 epoll_ctl添加到 epoll中的。
#第一个参数是epoll_create()的返回值，
#第二个参数表示动作，用三个宏来表示：
#EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；
#EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；
#EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；
#第三个参数是需要监听的fd，第四个参数是告诉内核需要监听什么事

处理流程大致如下：

#define MAX_EVENTS 10
struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];
int listen_sock, conn_sock, nfds, epollfd;
​
/* Code to set up listening socket, 'listen_sock',(socket(), bind(), listen()) omitted */epollfd = epoll_create1(0);
if (epollfd == -1) {perror("epoll_create1");exit(EXIT_FAILURE);
}
​
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = listen_sock;
​if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, listen_sock, &ev) == -1) {perror("epoll_ctl: listen_sock");exit(EXIT_FAILURE);
}
​
for (;;) {nfds = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENTS, -1);if (nfds == -1) {perror("epoll_wait");exit(EXIT_FAILURE);}
​for (n = 0; n < nfds; ++n) {if (events[n].data.fd == listen_sock) {conn_sock = accept(listen_sock,(struct sockaddr *) &addr, &addrlen);if (conn_sock == -1) {perror("accept");exit(EXIT_FAILURE);}setnonblocking(conn_sock);ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;ev.data.fd = conn_sock;if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_sock,&ev) == -1) {perror("epoll_ctl: conn_sock");exit(EXIT_FAILURE);}} else {do_use_fd(events[n].data.fd);}}
}

 
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​

1. 重排相当于置位，每次会把有事件发生的fd排在前边

2. 没有靠背开销，共享内存。

3. o(1)复杂度。