一、SOCKET-IO复用技术
定义：SOCKET - IO复用技术是一种高效处理多个套接字（socket）的手段，能让单个线程同时监听多个文件描述符（如套接字）上的I/O事件（像可读、可写、异常），进而提高程序的并发处理能力，避免为每个套接字创建一个线程或进程带来的资源开销（像一个管家）
是由函数select、poll和 Epoll 支持的
1.select、poll和 Epoll三者的区别：
select：轮回机制，存储容器数组，固定大小
poll：轮回机制，存储容器链表，动态扩展
epoll：事件驱动机制
2. 数据结构与扩展性
| 机制 | 存储容器类型 | 最大连接数限制 | 动态扩展能力 |
|---|---|---|---|
| select | 固定大小的位掩码数组 | 通常为 1024（FD_SETSIZE） | ❌ 无法扩展 |
| poll | 动态链表（struct pollfd） | 无硬性限制（取决于系统资源） | ✅ 动态添加 |
| epoll | 内核红黑树 + 就绪链表 | 无硬性限制（仅受内存约束） | ✅ 自动管理 |
- select：使用固定大小的
fd_set（位掩码）存储文件描述符，需手动管理位操作，扩展性差。 - poll：使用链表
struct pollfd存储文件描述符，可动态添加，突破了select的限制。 - epoll：使用内核红黑树高效管理所有待监控的文件描述符，自动扩容。
3. 工作机制
| 机制 | 事件触发方式 | 轮询方式 | 性能特性 |
|---|---|---|---|
| select | 水平触发（Level Triggered） | 遍历所有文件描述符 | O (n) 时间复杂度 |
| poll | 水平触发 | 遍历所有文件描述符 | O (n) 时间复杂度 |
| epoll | 边缘触发（Edge Triggered）或水平触发 | 仅遍历就绪链表 | O (1) 时间复杂度 |
- 水平触发（LT）：只要文件描述符就绪（如可读），就会持续通知。
- 边缘触发（ET）：仅在文件描述符状态变化（如从不可读到可读）时通知一次，需立即处理，否则数据可能丢失。
4. 性能对比
| 场景 | select/poll 表现 | epoll 表现 |
|---|---|---|
| 连接数少且活跃 | 效率较高 | 优势不明显 |
| 连接数多但不活跃 | 性能急剧下降（轮询所有连接） | 性能稳定（仅处理就绪连接） |
| 大量并发连接 | 不适用（受 FD_SETSIZE 限制） | 非常高效 |
二、Epoll函数
基于以上三种方法对比，所以我们选用epoll进行使用较为合适
epoll两种模式的区别：
LT逻辑简单，但效率低，ET反之
核心数据结构是：1个红黑树和1个链表
1.创建
int epoll_create(int size);
参数：size表明内核要监听的描述符数量。调用成功时返回一个epoll句柄描述符，失败时返回-1
2.注册要监听的事件类型
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
- 参数：用于控制 epoll 实例对文件描述符的监听。
epfd是由epoll_create函数返回的 epoll 实例的文件描述符。op参数指定操作类型，常见的值有EPOLL_CTL_ADD（将文件描述符fd添加到 epoll 实例的监听列表中）、EPOLL_CTL_MOD（修改文件描述符fd的监听事件）和EPOLL_CTL_DEL（从 epoll 实例的监听列表中删除文件描述符fd）。fd是要进行操作的文件描述符。event是一个指向struct epoll_event结构体的指针，用于指定要监听的事件类型以及关联的数据。
- 返回值：成功时返回 0；失败时返回 -1，并设置
errno以指示错误原因。
3.等待事件的就绪
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
- 功能：等待 epoll 实例所监听的文件描述符上有事件发生。
epfd是 epoll 实例的文件描述符。events是一个struct epoll_event类型的数组，用于存储发生事件的文件描述符及其相关事件信息。maxevents指定了events数组的大小，即最多能返回的事件数量。timeout指定等待的超时时间，以毫秒为单位。如果设置为 -1，则表示无限期等待，直到有事件发生；如果设置为 0，则表示立即返回，不进行等待。
- 返回值：成功时返回发生事件的文件描述符数量；如果超时则返回 0；失败时返回 -1，并设置
errno以指示错误原因。
#include "epollServer.h"
epollServer::epollServer(int port)
{
this->server = new TCPServer(port);
init_epoll();
}
void epollServer::init_epoll()
{
// 创建epoll
epoll_fd = epoll_create(10);
if (epoll_fd < 0) {
perror("epoll_create error");
return;
}
// 添加epoll关注事件
//struct epoll_event epoll_event;
epoll_event.data.fd = this->server->getServerfd();
epoll_event.events = EPOLLIN;
epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, this->server->getServerfd(), &epoll_event);
cout << "epoll初始化完成..." << endl;
}
void epollServer::start()
{
struct epoll_event event_array[10] = { 0 };
int event_num = 0;
this->thread_pool = new ThreadPool2(5);
// 主循环
while (1) {
cout << "epoll wait..." << endl;
event_num = epoll_wait(epoll_fd, event_array, 10, -1);
// cout<<event_array
if (event_num < 0) {
perror("epoll_wait error");
continue;
}
for (int i = 0; i < event_num; i++) {
if (event_array[i].data.fd == this->server->getServerfd()) {//处理连接请求
cout << "有新客户端连接请求" << endl;
int client_fd = accept(this->server->getServerfd(), NULL, NULL);
if (client_fd < 0) {
continue;
}
// 将新的客户端连接添加到epoll关注列表
epoll_event.data.fd = client_fd;
epoll_event.events = EPOLLIN;
epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &epoll_event);
}
else if (event_array[i].events & EPOLLIN) {//处理请求监听的事件
}
}
}
}