I/O复用使锝程序能同时监听多个文件描述符，这对提高程序的性能至关重要。通常网络程序在下列情况下需要使用I/O复用技术：
（1）客户端程序要同时处理多个socket
（2）客户端程序要同时处理用户输入和网络连接
（3）TCP服务器要同时处理监听socket和连接socket（这时I/O复用使用最多的场合）
（4）服务器要同时处理TCP请求和UDP请求
（5）服务器要同时监听多个端口，或者处理多种服务。
需要指出的是，I/O复用虽然能同时监听多个文件描述符，但是它本身是阻塞的。并且当多个文件描述符就绪时，如果不采取额外的措施，程序就只能按顺序依次处理其中的每一个文件描述符，这使得服务器程序看起来像是串行工作。如果要实时并发，只能使用多进程和多线程等手段。
接下在在介绍select、poll、epoll之前，我感觉还是用必要区分一下socket的同步（Sync）、异步(Async)、阻塞(Block)、非阻塞(Unblock)的概念。因为自己当时在理解这些概念的时候，很容易就将其混淆了。
1、同步、异步、阻塞、非阻塞
同步：所谓同步，就是指发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回；也就是说必须一件一件的，等前一件事昨晚再做下一件事。一个比较通俗的例子就是：你早上起床后睁开眼睛，然后下床，穿衣、洗脸...需要一件一件的来。
异步：异步就是和同步的概念是相对应的。当一个异步过程调用发生后，调用者不能立刻得到结果，该调用就返回。实际处理这个调用的部件在完成后，通过状态、通知和回调函数来通知调用者。一个通俗的例子就是：早上吃饭时突然口渴想喝水，发现水正在烧，这时你就可以边吃饭变等水烧开，当水烧开就会“咚”的一声，通知你这时水开了，你可以喝水了。
阻塞：阻塞调用是指调用过程返回之前，当前线程会被挂起（线程进入非可执行状态，在这个状态下，cpu不会给线程分配时间片，即线程暂停执行）。函数只有在得到结果之后才会返回。
非阻塞：非阻塞为是相对与阻塞的，指在不能立刻得到返回结果之前，该函数不会阻塞当前的线程，而会立即返回。
（1）同步，就是我掉用一个功能，该功能没有结束之前，我死等结果。
（2）异步，就是我调用一个功能，不需要知道该功能的结果，该功能有结果后通知我。
（3）阻塞，就是调用我，我没有接收完数据或者没有得到结果之前，我不会返回。
（4）非阻塞，就是调用我，我立即返回，通过select通知调用者。
注意：在这里可能会把同步和阻塞等同起来，实际上两者是不同的。对于同步调用开说，含多时候当前线程还是激活的，只是从逻辑上当前函数没有返回而已。而阻塞线程进入非可执行状态，在这个状态下，cpu不会给线程分配时间片，即线程暂停执行。
2、select函数
#include <sys/select.h> Int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout)
返回值：select成功时返回就绪文件描述符的总数，超时没有人任何文件描述符准备就绪，返回0.；出错返回-1
函数参数介绍：
（1）nfds参数指定被监听的文件描述符的总数。它通常被设置为监听的所有文件描述符加一，因为文件描述符是从0开始计数的。
（2）Readfds、writefds、exceptfds参数分别指向可读、可写和异常等事件对应的文件描述符，应用程序调用select函数时，通过这三个参数传入自己感兴趣的文件描述符。Select返回时，内核将修改他们来通知应用程序那些文件描述符已经就绪。这三个参数都是fd_set结构体指针类型。Fd_set结构体仅包含一个整形数组，该数组的每一个元素的每一位标记一个文件描述符，fd_set所能容纳的文件描述符有FD_SETSIZE指定，这就限制了select能同时处理的文件描述符的总量。可以通过下面的宏来访问fd_set结构体中的位：
#include <sys/select.h> FD_ZERO(fd_set *fdset) //清除fdset的所有位 FD_SET(int fd, fd_set *fd_set) //设置fdset的位fd FD_CLR(int fd, fd_set *fd_set) //清除fdset的位fd FD_ISSET(int fd, fd_set *fd_set) //测试fdset的位fd是否被设置
（3）timeout用来设置select函数的超时时间。
Struct timeval
{
Long tv_sec; //秒数
Long tv_usev; //微妙数
};
这个参数有三种可能：当把参数设置为NULL，则select将一直阻塞，直到某个文件描述符准备就绪；设置为一个固定的时间，在有一个描述符准备好返回，但是不超过指定的时间；设置为0时，select则立即返回。
2、poll函数
Poll系统调用的select类似，也是在指定时间内轮询一定数量的文件描述符，以测试其是否就绪。
#include <poll.h> Int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timrout);
（1）fds参数是一个pollds类型的结构体数组，它指定在我们感兴趣的文件描述符上发生可读、可写和异常事件。Pollfd结构体的定义：
Struct pollfd
{
Int fd; //文件描述符
Short events; //注册的事件
Short revents; //实际发生的事件，有内核完成
} ;
每个结构体的events域是监控该文件描述符的事件掩码，由用户来设置这个域，revents域是文件描述符的操作结果事件掩码，内核在调用返回时设置这个域。events域中请求的任何事件都可能在revents域中返回。合法的事件如下：
POLLIN 有数据可读。
POLLRDNORM 有普通数据可读。
POLLRDBAND 有优先数据可读。
POLLPRI 有紧迫数据可读。
POLLOUT 写数据不会导致阻塞。
POLLWRNORM 写普通数据不会导致阻塞。
POLLWRBAND 写优先数据不会导致阻塞。
POLLMSGSIGPOLL 消息可用。
POLLER 指定的文件描述符发生错误。
POLLHUP 指定的文件描述符挂起事件。
POLLNVAL 指定的文件描述符非法。
（2）nfds参数指定被监听事件集合fds的大小
（3）Timeout参数指定poll的超时值。当timeout为-1时，poll调用将永远阻塞，直到某个事件发生；当timeout为0时，poll将立即返回。
3、epoll函数
Epoll是Linux特有的I/O复用函数。它在实际和使用上和select、poll有很大的差异。首先，epoll使用一组函数来完成任务，而不是单个函数。其次，epoll把用户关心的文件描述符上的事件放在内核里的一个事件表中，从而无需想select和poll那样每次调用都要重复传入文件描述符集。但是epoll需要使用一个额外的文件描述符，来唯一标识内核中的这个事件表。
（1）这个文件描述符使用epoll_create函数来创建：
#include <sys/epoll.h> Int epoll_create(int size)
Size参数现在并不起作用，只是给内核一个标识，告诉它事件表有多大。该函数返回的文件描述符将用作其它所有epoll系统调用的第一个参数，以指定要访问的内核事件表。
（2）下面的函数用来操作epoll的内核事件表：
#include <sys/epoll.h> Int epoll_ctl(int epdf, int op, int fd, struct _event *event)
Fd参数是要操作的文件描述符，op参数指定操作类型。操作类型如下：
*EPOLL_CTL_ADD，往事件表中注册fd上的数据 *EPOLL_CTL_MOD，修改fd上的注册事件 *EPOLL_CTL_DEL，删除fd上的注册事件
Event告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event结构如下：
Strcut epoll_event
{
_uint32_t events;
Epoll_data_t data;
};
events可以是以下几个宏的集合：
EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里
（3）epoll系列函数调用的只要接口是epoll_wait函数。它在一段超时时间内等待一组文件描述符上的事件
#include <sys/epoll.h> Int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout); 该函数返回成功就绪文件描述符的个数，失败是返回-1并设置errno。
类似于select调用。参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents的值不能大于创建epoll_create时的size，参数timeout是超时时间
5、LT和ET模式
LT模式（水平触发）：当epoll_wait检测到其上有事件发生并将此事件通知应用程序后，应用程序可以不立即处理该事件。这样，当应用程序下一次调用epoll_wait时，epoll_wait还会再次向应用程序通告次事件。
ET模式（边沿触发）：当epoll_wait检测到其上有事件发生并将此事件通知应用程序后，应用程序必须立即处理该事件，因为后续的epoll_wait调用将不再向应用程序通知这一事件。Epoll工作在ET模式的时候，必须使用非阻塞套接字，以避免由于一个文件句柄阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。
可见，ET模式在很大程度上降低了同一个epoll事件被重复触发的次数，因此效率要比LT模式高。
6、三组I/O复用函数的比较
（1）事件集：
Select：Select的参数类型fd_set没有将文件描述符和事件进行绑定，它仅仅是一个文件描述符的集合，因此select的参数需要提供3个这种类型的参数来分别传入和输出可读、可写及异常事件。这一方面使得select不能处理更多类型的事件，另一方面由于内核对fd_set集合的在线修改，应用程序下次调用select前不得不重置3个fd_set集合。
Poll：poll的参数pollfd，它把文件描述符和事件都定义在其中，任何事件都被统一处理，从而使编程接口简单的多，并且内核每次修改的是pollfd结构体的revents成员，而events 成员保持不变，因此下次调用poll时应用程序无需重置pollfd类型的事件集合。
Epoll：epoll采用完全不同与select和poll的方式来管理用户注册的事件。它在内核中维护一张事件表，并提供一个独立的系统调用epoll_ctl来控制往其中添加、删除、修改事件。这样，每次epoll_wait调用都直接从内核事件表中取得用户注册的事件，而无需反复从用户空间读入这些事件。
（2）最大支持文件描述符数：
Select：select打开的文件描述符fd是由一定限制的，有 fd_size设置，默认为2048,对于那些需要支持上万连接数目的服务器来说显然太少了。
Poll和epoll：poll和epoll分别用nfds和maxevents参数指定最多监听多少个文件描述符和事件，这两个值都能达到系统允许打开的最大文件描述符数目，即65535。
（3）工作模式：
Select和poll都只能工作在相对低效的LT模式，而epoll则可以工作在ET高效模式。
（4）实现原理：
Select和poll采用的都是轮询的方式，即每次调用都要扫描整个注册文件描述符集合，并将其中就绪的文件描述符返回给用户，因此他们检测就绪事件的算法时间复杂度是O(n)。
Epoll的epoll_wait则不同，它采用的是回调函数的方式。内核检测到就绪的文件描述符时，将触发回调函数，回调函数就将该文件描述符上对应的时间插入内核就绪事件队列。内核最后在适当的时候将就绪事件队列中的内容拷贝到用户空间。因此epoll_wait无需轮询整个文件描述符集合来检测那些事件已经准备就绪，其算法事件复杂度O(1)。但是，当活动链接比较多时，epoll_wait的效率未必比select和poll高，因为回调函数被触发得过于频繁。所以epoll_wait适用于连接数量多，但是活动连接少的情况。
(5)使用mmap加速内核与用户空间的消息传递。
这点实际上涉及到epoll的具体实现了。无论是select,poll还是epoll都需要内核把FD消息通知给用户空间，如何避免不必要的内存拷贝就很重要，在这点上，epoll是通过内核于用户空间mmap同一块内存实现的。