IO模型

普通模型

阻塞IO
- 在进行recvfrom系统调用、等待数据准备的过程中，进程将会堵塞，直到数据准备好后函数返回
- 此模型下，进程将休眠等待
非阻塞IO
- 在进行recvfrom系统调用时，如果数据没有准备好，函数将直接返回EWOULDBLOCK错误
- 此模型下，需要定期调用recvfrom函数

复用模型

select函数

传入想要监听的文件描述符位数组，通过select系统调用得到可读取的位数组，并逐一检查，然后通过recvfrom函数读取
缺点
- 每次调用select后，都需要循环检查包含所有文件描述符的位数组，找到值为1的进行处理
- 每次调用select时，都要通过“构造或拷贝”传入监视对象信息，这一项是最大的性能弱点
原型
```
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>

int select(int maxfd, fd_set* readset, fd_set* writeset, fd_set* exceptset, const struct timeval* timeout);
```
- maxfd 监视的文件描述符fd的数量
  - 一般取最大的fd值再加1
- readset 注册所有关注“是否有待读取数据”的fd
  - 函数将修改此项，更新为“存在”待读取数据的fd
- writeset 注册所有关注“是否可传输无阻塞数据”的fd
  - 函数将修改此项，更新为“可传输”无阻塞数据的fd
- exceptset 用于注册“是否发生异常”的fd
  - 函数将修改此项，更新为“发生异常”的fd
- timeout 为防止select函数陷入无限阻塞，需传递超时信息
  - 函数将修改此项，更新为返回时剩余的时间
  - 结构体定义如下
```
struct timeval {
    long tv_sec; //seconds
    long tv_usec; //microseconds
}
```

fd_set位数组

fd_set是一个位数组，每一位代表一个文件描述符fd
- 调用select前，若某个位为1，代表此处fd是监视对象
- 调用select后，若某个位为1，代表此处fd可读取/可传输/有异常

操作位数组的宏

FD_ZERO(fd_set* fdset); //全部置0
FD_SET(int fd, fd_set* fdset); //注册某个fd，置1
FD_CLR(int fd, fd_set* fdset); //清除某个fd的监视，置0
FD_ISSET(int fd, fd_set* fdset); //判断某个fd值是否为1，用于验证调用结果

例子select.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#define BUF_SIZE 50

int main(int argc, char* argv[]) {
    fd_set reads, temps;
    FD_ZERO(&reads);
    FD_SET(0, &reads); //0是标准输入
    struct timeval timeout;
    
    char buf[BUF_SIZE];
    int result, str_len;

    while (1) {
        temps = reads; //由于传入后会被修改，难以下次循环复用，所以每次都要传副本
        timeout.tv_sec = 5; //传入后也会被修改，所以每次都要重设
        timeout.tv_usec = 0; 
        result = select(1, &temps, 0, 0, &timeout);
        if (result == -1) {
            puts("select() error");
            break;
        } else if (result == 0) {
            puts("timeout");
        } else {
            if (FD_ISSET(0, &temps)) {
                str_len = read(0, buf, BUF_SIZE);
                buf[str_len] = 0;
                printf("message from console: %s", buf);
            }
        }
    }
}

epoll函数
- 仅Linux可用，内核版本2.5.44以上(含)才支持，在Window上要用另一种实现IOCP
- 只要创建出保存文件描述符的空间，然后请求操作系统注册文件描述符，即可通过不断调用epoll_wait函数得到发生变化的文件描述符
- 原型
```
#include <sys/epoll.h>
```
```
int epoll_create(int size);
```
  - 用于创建文件描述符保存空间
  - size —— 向操作系统提供的空间建议大小(在2.6.8内核之后此参数将失去作用)
  - 返回epoll空间的文件描述符
```
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event);
```
  - epfd —— 上面创建的文件描述符
  - op —— 操作行为
    - EPOLL_CTL_ADD —— 添加
    - EPOLL_CTL_DEL —— 移除
    - EPOLL_CTL_MOD —— 更改
  - fd —— 关注的文件描述符
  - event —— 是一个epoll_event结构体
    - 内部存放具体的事件events以及关注的文件描述符fd
    - 结构体定义
```
struct epoll_event {
    __uint32_t events;
    epoll_data_t data;
}

typedef union epoll_data {
    void* ptr;
    int fd;
    __uint32_t u32;
    __uint64_t u64;
}
```
    - events可选值
      - EPOLLIN —— 需要读取数据
      - EPOLLOUT —— 需要立即发送数据
      - EPOLLPRI —— 收到OBB紧急数据
      - EPOLLRDHUP —— 连接断开或半关闭
      - EPOLLERR —— 发生错误
      - EPOLLET —— 设置以边缘触发方式得到通知
      - EPOLLONESHOT —— 设置发生一次事件后，相应fd不再被通知，需要EPOLL_CTL_MOD后才能再次使用
      - 以上值可通过“位或"叠加后传递
  - 使用例子
```
int epfd = epoll_create(50); //创建
struct epoll_event event;
event.events = EPOLLIN
event.data.fd = sockfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) //注册
```
```
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event, int maxevents, int timeout)
```
  - epfd —— 上面创建的文件描述符
  - events —— 是一个epoll_event结构体指针
    - 代表连续的多个结构体，需要自行计算并分配空间，详情看例子
    - 函数会把发生事件的文件描述符存入这里面
  - maxevents —— 第二个参数可以保存的最大事件数
    - 可使用定义的常量EPOLL_SIZE
  - timeout —— 超时时间，以毫秒为单位
    - 若传递-1，则一直等待到有事件发生
  - 返回发生事件的文件描述符数量
  - 使用例子
```
int event_cnt;
struct epoll_event* ep_events;
ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event) * EPOLL_SIZE);
event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1); //查询
```

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