Poll轮询的原理，select poll epoll
摘要：一 虚拟存储器 一个作业在运行之前，没有必要把全部作业装入内存，而仅将那些当前要运行的 那部分页面或段，先装入内存便可以启动运行，其余部分暂时驻留磁盘 程序在运行时，如果他所要访问的页面或者端已调入内存，便可以继续执行下去&
一 虚拟存储器
一个作业在运行之前，没有必要把全部作业装入内存，而仅将那些当前要运行的
那部分页面或段，先装入内存便可以启动运行，其余部分暂时驻留磁盘
程序在运行时，如果他所要访问的页面或者端已调入内存，便可以继续执行下去，
但是如果程序页面和段尚未调入内存(页面缺失或缺段)，此时程序要利用操作系统
所提供的请求调页(段)功能，将他们调入内存，以使得进程能够继续执行下去
如果此时内存已满，无法再装入新的页(段),则还需再利用页(段)的置换功能，将内存
中暂时不用的页(段)调出至磁盘，腾出足够的内存空间，再将所要访问的页(段)调度
内存。
这样，可以使得一个大的应用程序在较小的内存空间也可以运行，而且可以让内存
同时装入更多的进程并发执行。从用户角度来看，该系统所具有的内存容量将比实际
的内存容量大的多，这样的存储器被人们称之为虚拟存储器
二 用户空间与内核空间
操作系统核心是内核，独立于普通的应用程序，他可以访问受保护的内存空间，也有
访问底层硬件设备的权限。
为了保证用户进程不能直接操作内核，保证内核安全，操作系统将虚拟存储器划分为
两个部分，一部分是内核空间，一部分是用户空间。
三 文件描述符(file descriptor)fd
文件描述符是linux下的说法，在window下被称为文件句柄，用于表述指向文件的引用
每一个进程都会维护一个该进程打开的文件的记录表，而文件描述符就是一个指向该
记录表的一个索引值。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程
返回一个文件描述符
四 IO模式
刚才说了，对于一次IO访问（以read举例），数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，
然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。Poll轮询的原理。所以说，当一个read操
作发生时，它会经历两个阶段：
1. 等待数据准备 (Waiting for the data to be ready)
2. 将数据从内核拷贝到进程中 (Copying the data from the kernel to the process
正式因为这两个阶段，linux系统产生了下面五种网络模式的方案。
# 阻塞 I/O（blocking IO）
# 非阻塞 I/O（nonblocking IO）
# I/O 多路复用（ IO multiplexing）
# 信号驱动 I/O（ signal driven IO）
# 异步 I/O（asynchronous IO）
由于信号驱动IO在实际中并不常用，所以我这只提及剩下的四种IO Model。
第一：阻塞IO
当用户进程调用了recvfrom这个系统调用，kernel就开始了IO的第一个阶段：准备数据
这个过程需要等待，也就是说数据被拷贝到操作系统内核的缓冲区中是需要一个过程
的。而在用户进程这边，整个进程会被阻塞（当然，是进程自己选择的阻塞）。当
kernel一直等到数据准备好了，它就会将数据从kernel中拷贝到用户内存，然后kernel
返回结果，用户进程才解除block的状态，重新运行起来
第二： 非阻塞 I/O
当用户进程发出read操作时，如果kernel中的数据还没有准备好，那么它并不会block用
户进程，而是立刻返回一个error。从用户进程角度讲 ，它发起一个read操作后，并不需
要等待，而是马上就得到了一个结果。epoll是干嘛的、用户进程判断结果是一个error时，它就知道数据
还没有准备好，于是它可以再次发送read操作。一旦kernel中的数据准备好了，并且又再
次收到了用户进程的system call，那么它马上就将数据拷贝到了用户内存，然后返回。
非阻塞 IO的特点是用户进程需要不断的主动询问kernel数据好了没有。
第三：I/O 多路复用
就是我们说的select，poll，epoll，有些地方也称这种IO方式为事件驱动IO。select/epoll的
好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO。它的基本原理就是select，poll
，epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket，当某个socket有数据到达了，就通
知用户进程。poll的工作原理、
当用户进程调用了select，那么整个进程会被block，而同时，kernel会“监视”所有select负
责的socket，当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回。这个时候用户进程再
调用read操作，将数据从kernel拷贝到用户进程。
I/O 多路复用的特点是通过一种机制一个进程能同时等待多个文件描述符，而这些文件描
述符（套接字描述符）其中的任意一个进入读就绪状态，select()函数就可以返回。
第四：异步 I/O
用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，
当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。
然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，
kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了
五 I/O 多路复用之select、poll、epoll详解
select，poll，epoll都是IO多路复用的机制。select多路复用、I/O多路复用就是通过一种机制，一个进程可以
监视多个描述符，一旦某个描述符就绪，能够通知程序进行相应的读写操作。但select，
poll，epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，
也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现
会负责把数据从内核拷贝到用户空间
5.1 select
select 函数监视的文件描述符分3类，分别是writefds、readfds、和exceptfds。调用后select
函数会阻塞，直到有描述副就绪（有数据 可读、可写、或者有except），或者超时
（timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可），函数返回。当select函数返回后，
可以 通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。
优点：跨平台
缺点：
# 每次调用select都需要把fd从用户态拷贝到内核态，开销比较大
# 每次都需要在内核遍历传入的fd
# select支持文件数量比较小，默认是1024
5.2 poll
不同与select使用三个位图来表示三个fd_set的方式，poll使用一个 pollfd的指针实现。
struct pollfd {
int fd; /* file descriptor */
short events; /* requested events to watch */
short revents; /* returned events witnessed */
};
pollfd结构包含了要监视的event和发生的event，不再使用select“参数-值”传递的方式。poll用法，
优点：pollfd并没有最大数量限制（但是数量过大后性能也是会下降）。
和select函数一样，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符。
5.3 epoll
创建 注册 等待 和取消注册有这么四个操作
优点：
# 每次注册新事件到epoll句柄都会把所有的fd拷贝进来，而不是在epoll_wait中
重复拷贝，这样确保fd只会被拷贝一次，但是如果用户进程没有处理数据，那么数据就丢失了
# epoll不是想select/poll那样每次都把fd加入等待队列中，epoll把每个fd指定一个回调函数，
当设备就绪时，唤醒等待队列的等待者就会调用其的回调函数，这个回调函数会把就绪
的fd放入一个就绪链表。epoll_wait就是在这个就绪链表中查看有没有就绪fd
# epoll没有fd数目限制
所以epoll在现实中很少用的
