我讀過的最好的epoll講解--轉自”知乎“

首先我們來定義流的概念，一個流可以是檔案，socket，pipe等等可以進行I/O操作的核心對象.

不管是檔案，還是套接字，還是管道，我們都可以把他們看作流.

之後我們來讨論I/O的操作，通過read，我們可以從流中讀入資料；通過write，我們可以往流寫入資料. 現在假定一個情形，我們需要從流中讀資料，但是流中還沒有資料，（典型的例子為，用戶端要從socket讀如資料，但是伺服器還沒有把資料傳回來），這時候該怎麼辦？

阻塞是個什麼概念呢？比如某個時候你在等快遞，但是你不知道快遞什麼時候過來，而且你沒有别的事可以幹（或者說接下來的事要等快遞來了才能做）；那麼你可以去睡覺了，因為你知道快遞把貨送來時一定會給你打個電話（假定一定能叫醒你）.

接着上面等快遞的例子，如果用忙輪詢的方法，那麼你需要知道快遞員的手機号，然後每分鐘給他挂個電話：“你到了沒？”

很明顯一般人不會用第二種做法，不僅顯很無腦，浪費話費不說，還占用了快遞員大量的時間.

大部分程式也不會用第二種做法，因為第一種方法經濟而簡單，經濟是指消耗很少的CPU時間，如果線程睡眠了，就掉出了系統的排程隊列，暫時不會去瓜分CPU寶貴的時間片了.

為了了解阻塞是如何進行的，我們來讨論緩沖區，以及核心緩沖區，最終把I/O事件解釋清楚. 緩沖區的引入是為了減少頻繁I/O操作而引起頻繁的系統調用（你知道它很慢的），當你操作一個流時，更多的是以緩沖區為機關進行操作，這是相對于使用者空間而言. 對于核心來說，也需要緩沖區.

假設有一個管道，程序A為管道的寫入方，Ｂ為管道的讀出方.

假設一開始核心緩沖區是空的，B作為讀出方，被阻塞着. 然後首先A往管道寫入，這時候核心緩沖區由空的狀态變到非空狀态，核心就會産生一個事件告訴Ｂ該醒來了，這個事件姑且稱之為“緩沖區非空”.

但是“緩沖區非空”事件通知B後，B卻還沒有讀出資料；且核心許諾了不能把寫入管道中的資料丢掉這個時候，Ａ寫入的資料會滞留在核心緩沖區中，如果核心也緩沖區滿了，B仍未開始讀資料，最終核心緩沖區會被填滿，這個時候會産生一個I/O事件，告訴程序A，你該等等（阻塞）了，我們把這個事件定義為“緩沖區滿”.

假設後來Ｂ終于開始讀資料了，于是核心的緩沖區空了出來，這時候核心會告訴A，核心緩沖區有空位了，你可以從長眠中醒來了，繼續寫資料了，我們把這個事件叫做“緩沖區非滿”

也許事件Y1已經通知了A，但是A也沒有資料寫入了，而Ｂ繼續讀出資料，知道核心緩沖區空了. 這個時候核心就告訴B，你需要阻塞了.

這四個情形涵蓋了四個I/O事件，緩沖區滿，緩沖區空，緩沖區非空，緩沖區非滿（注都是說的核心緩沖區，且這四個術語都是我生造的，僅為解釋其原理而造）. 這四個I/O事件是進行阻塞同步的根本. （如果不能了解“同步”是什麼概念，請學習作業系統的鎖，信号量，條件變量等任務同步方面的相關知識）.

然後我們來說說阻塞I/O的缺點. 但是阻塞I/O模式下，一個線程隻能處理一個流的I/O事件. 如果想要同時處理多個流，要麼多程序(fork)，要麼多線程(pthread_create)，很不幸這兩種方法效率都不高.

于是再來考慮非阻塞忙輪詢的I/O方式，我們發現我們可以同時處理多個流了（把一個流從阻塞模式切換到非阻塞模式再此不予讨論）：

我們隻要不停的把所有流從頭到尾問一遍，又從頭開始. 這樣就可以處理多個流了，但這樣的做法顯然不好，因為如果所有的流都沒有資料，那麼隻會白白浪費CPU. 這裡要補充一點，阻塞模式下，核心對于I/O事件的處理是阻塞或者喚醒，而非阻塞模式下則把I/O事件交給其他對象（後文介紹的select以及epoll）處理甚至直接忽略.

為了避免CPU空轉，可以引進了一個代理（一開始有一位叫做select的代理，後來又有一位叫做poll的代理，不過兩者的本質是一樣的）. 這個代理比較厲害，可以同時觀察許多流的I/O事件，在空閑的時候，會把目前線程阻塞掉，當有一個或多個流有I/O事件時，就從阻塞态中醒來，于是我們的程式就會輪詢一遍所有的流（于是我們可以把“忙”字去掉了）. 代碼長這樣:

于是，如果沒有I/O事件産生，我們的程式就會阻塞在select處. 但是依然有個問題，我們從select那裡僅僅知道了，有I/O事件發生了，但卻并不知道是那幾個流（可能有一個，多個，甚至全部），我們隻能無差别輪詢所有流，找出能讀出資料，或者寫入資料的流，對他們進行操作.

但是使用select，我們有O(n)的無差别輪詢複雜度，同時處理的流越多，沒一次無差别輪詢時間就越長. 再次

說了這麼多，終于能好好解釋epoll了

epoll可以了解為event poll，不同于忙輪詢和無差别輪詢，epoll之會把哪個流發生了怎樣的I/O事件通知我們. 此時我們對這些流的操作都是有意義的. （複雜度降低到了O(1)）

在讨論epoll的實作細節之前，先把epoll的相關操作列出：

比如

一個epoll模式的代碼大概的樣子是：

限于篇幅，我隻說這麼多，以揭示原理性的東西，至于epoll的使用細節，請參考man和google，實作細節，請參閱linux kernel source.